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Universidade de São Paulo Instituto de Química Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas (Bioquímica) Mariana Canale Manzini Efeito da Carga dos Lipídios na Interação do BP100 em Modelos de Membrana Versão corrigida da Dissertação defendida São Paulo Data do Depósito na SPG: 31/10/2011

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Universidade de São Paulo

Instituto de Química

Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas

(Bioquímica)

Mariana Canale Manzini

Efeito da Carga dos Lipídios na

Interação do BP100 em Modelos de

Membrana

Versão corrigida da Dissertação defendida

São Paulo

Data do Depósito na SPG:

31/10/2011

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Mariana Canale Manzini

Efeito da Carga dos Lipídios na

Interação do BP100 em Modelos de

Membrana

Dissertação apresentada ao Instituto de

Química da Universidade de São Paulo para

obtenção do Título de Mestre em

Ciências (Bioquímica)

Orientadora: Profa

. Dra. Iolanda Midea Cuccovia

São Paulo

2011

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Aos que mais amo, minha mãe Maria, meu pai Pedro,

minha avó Rosa, meu namorado Bruno e minha ex-cachorrinha Mili.

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AGRADECIMENTOS

À Profª Dra. Iolanda Midea Cuccovia, pela orientação, confiança e amizade.

Obrigada por sempre me incentivar a continuar. E também por me permitir conhecer

e trabalhar com pessoas incríveis. Obrigada pela paciência.

À Profª Dra. Katia Regina Perez Daghastanli, por me orientar, por sempre

estar disposta a esclarecer minhas dúvidas e por me ensinar tudo muito direitinho!

Por me ajudar na UNIFESP, pelas caronas e cafezinhos!

Ao Profo

À Profª Dra Karin do Amaral Riske, por ter permitido a utilização do

Laboratório de Membranas na UNIFESP, pela colaboração, disponibilidade e

atenção. Pelas discussões, propostas e grande ajuda.

Dr Hernan Chaimovich, pelo laboratório, leitura de relatórios e

conselhos.

Ao Profo

Marcelo Bemquerer e Magali Rodrigues pela síntese do BP100.

Dr. Antonio de Miranda, pela grande ajuda, idéias e por ter

permitido o uso do aparelho de dicroísmo circular.

Aos meus amigos de laboratório Bianca, Catarina, Deborah, Gustavo, Filipe,

Louise, Marcos, Vanessa e a técnica Márcia, que me acompanharam e me

divertiram durante meus dias de mestrado.

Às minhas amigas, com as quais cursei as disciplinas da pós-graduação,

Cecília, Gabriela e Mariana que se tornaram grandes companheiras.

À Tatiana da UNIFESP por ter me acompanhado e me ensinado a técnica do

dicroísmo circular.

Aos meus pais, minha avó e meu namorado, que sempre me apoiaram e

estiveram comigo em todos os momentos. Pela alegria, conforto, confiança, carinho

e por se dedicarem tanto a mim.

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Ao CNPQ, pela bolsa concedida para meu mestrado.

À FAPESP e ao INCT-Cx (Instituto Nacional de Ciência e tecnologia de

Fluidos Complexos), pelo financiamento do laboratório.

Ao Laboratório de Sistemas Biomiméticos, por oferecer as condições

necessárias para execução deste trabalho.

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“A felicidade não é a ausência de conflitos, é a habilidade para lidar com eles.

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RESUMO

Manzini, M. C. Efeito da Carga dos Lipídios na Interação do BP100 em Modelos

de Membrana, 2011, 135 p. Dissertação – Programa de Pós-Graduação em

Bioquímica. Instituto de Química, Universidade de São Paulo, São Paulo.

Os peptídeos antimicrobianos (AMPs) são uma alternativa promissora aos

antibiróticos. Os AMPs, compostos de menos de 80 aminoácidos, apresentam

caráter anfipático o que lhes dá a capacidade de agir em membranas lipídicas.

Podem formar poros na membrana causando morte da célula. Seu espectro de ação

é variado, sendo seus alvos bactérias até células de mamíferos.

Os AMPs são encontrados em todos os seres vivos, desde bactérias, plantas,

insetos e mamíferos, apresentam diferentes estruturas, composição de aminoácidos

e agem por diversos mecanismos. Dois peptídeos antimicrobianos têm sido

estudados por sua grande eficiência: a Cecropina A, peptídeo não hemolítico e que

sofre degradação por proteases, e a Melitina, de grande potencial antimicrobiano,

mas que apresenta atividade hemolítica hemólise.

Para se obter uma melhor ação terapêutica, foram sintetizados híbridos de

Cecropina e Melitina, dentre eles, o BP100, cuja sequência é KKLFKKILKYL-NH2. O

BP100, além de atuar sobre a membrana de bactérias causando a sua morte, é

pouco hemolítico e possui alta seletividade por membranas carregadas

negativamente, o que é característica das membranas bacterianas.

Estudamos a interação do BP100 com vesículas unilamelares grandes, LUVs

obtidas por extrusão, preparadas com misturas de fosfatidilcolina de ovo (PC) e

fosfatidilglicerol (PG) utilizando técnicas de fluorescência, dicroísmo circular,

mobilidade eletroforética, espalhamento de luz dinâmico e microscopia óptica (neste

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caso utilizando-se vesículas gigantes, GUVs), a fim de obter informações sobre o

mecanismo de ação do BP100.

Nossos resultados mostraram que o BP100 permeabiliza LUVs preparadas

com diferentes misturas de PC:PG, mesmo em alta força iônica. A presença de

carga negativa nas LUVs aumenta significativamente a atividade do peptídeo

enquanto o colesterol diminui a sua atividade.

Quanto a sua estrutura secundária, em meio aquoso o BP100 apresentou

uma estrutura ao acaso. Na presença de vesículas de PC sua estrutura não

apresentou alteração e em vesículas de PC:PG, observou-se estrutura típica de alfa-

hélice.

Mostrou-se também que as LUVs de PC não se agregam na presença de

BP100, mas o peptidio altera a sua mobilidade eletroforética. Nas LUVs contendo

PG, entretanto, observou-se agregação e alteração da mobilidade eletroforética,

confirmando a forte ligação do BP100 a essas vesículas.

A observação direta da ação do BP100 sobre as GUVs preparadas com PC e

PC:PG, mostrou que o peptídeo forma agregados na superfície da membrana e

diminui o diâmetro das GUVs. Observou-se agregação de vesículas, formação de

brotos na superfície das vesículas e, posteriormente, rompimento das mesmas com

o vazamento de todo conteúdo interno.

O conjunto dos dados obtidos é sugestivo de que o BP100 atua formando

estruturas similares a poros na membrana das vesículas, através dos quais o

conteúdo interno extravasa. A formação de estrutura em α -hélice do BP100 em

LUVs contendo PG que deve favorecer estruturação do poro.

Palavra-chave: BP100, pepídio antimicrobiano, membranas, LUVs, GUVs.

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ABSTRACT

Manzini, M. C. Charge Effect of Lipids in Interaction of BP100 and Model

Membranes, 2011, 135 p. Master Thesis – Graduate Program in Biochemistry.

Instituto de Química, Universidade de São Paulo, São Paulo.

Antimicrobial peptides (AMPs) have been a promising alternative therapy to

antibiotics. These molecules, consisting of less than 80 amino acids, with different

structures and amino acids composition, have amphipathic character which gives

them the ability to act on lipid bilayers. They act, by different mechanisms, over

bacteria to mammal cells.

The AMPs are found in all kinds of living creatures, bacteria, plants, insects

and mammals. Two important antimicrobial peptides have been studied because of

their high efficiency: the Cecropin A, a non-hemolytic peptide which undergoes

degradation by proteases, and Melittin, which has high antimicrobial potential but

with hemolytic activity.

In order to obtain peptides with better therapeutic action, hybrids peptides of

Cecropin and Mellitin were synthesized. One of them, BP100, which has the

sequence KKLFKKILKYL-NH2, is a target of several studies because it acts on

bacteria´s membrane causing it´s death, but do not cause hemolysis and has a high

selectivity for negatively charged membranes, characteristic of bacterial membranes.

Here we study the properties of BP100 and its interaction with large

unilamellar vesicles, LUVs, prepared with egg phosphatidylcholine (PC) and

phosphatidylglycerol (PG) by extrusion. Fluorescence techniques, circular dichroism,

CD, electrophoretic mobility, dynamic light scattering and optical microscopy with

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giant vesicles (GUVs) were used in order to obtain informations about its action

mechanisms.

Our results showed that BP100 is able to cause leakage of vesicles prepared

with different mixtures of PC:PG, even at high ionic strength. The increase in

negative charge of the vesicles significantly raises the activity of the peptide whereas

the presence of cholesterol decreases its activity.

The secondary structure of BP100 was studied by CD technique in water and

a random coil structure was observed. In the presence of PC vesicles, BP100 did not

change its structure. However, it aquires a typical alpha-helix structure in the

presence of negative vesicles of PC:PG.

Analysis of hydrodynamic diameter of LUVs in the presence of BP100 showed

that BP100 didn’t cause significant change in PC vesicles diameter but,with anionic

vesicles at low ionic strength, large aggregates are formed. BP100 also changed the

electrophoretic mobility of both LUVs containing only PC and mixtures of PC:PG,

confirming the binding of BP100 at all membranes.

The data set obtained is suggestive that BP100 acts binding to the vesicle

membrane forming pores through which the internal contents overflows. The

negative surface of the vesicle induces BP100 to acquire an α-helix conformation

which favors the formation of a pore structure.

BP100 also forms aggregates at the membrane surface of giant lipid vesicles

(GUVs) and reduce its diameter. Aggregation of vesicles, formation of buds on the

vesicle´s surface and finally the rupture and leakage of internal contents was also

observed in GUVs of PC and PC:PG.

Keywords: BP100, membranes, LUVs, GUVs.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................ 141.3 Peptídeos antimicrobianos, contexto histórico. ................................................. 141.4 Propriedade química dos AMPs ........................................................................ 171.5 Modo de ação dos peptídeos antimicrobianos .................................................. 191.6 Composição das membranas ........................................................................... 221.7 Aplicação dos AMP ........................................................................................... 241.8 A Melitina .......................................................................................................... 241.9 Cecropina A ...................................................................................................... 281.10 O peptídeo BP100 ............................................................................................ 301.11 Descrição de algumas moléculas utilizadas ..................................................... 322. OBJETIVOS .................................................................................................... 352.1 Objetivo Geral: .................................................................................................. 352.2 Objetivos Específicos: ....................................................................................... 353. MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................ 363.1 Material ............................................................................................................. 363.1.4 Aparelhos ..................................................................................................... 373.2 Métodos ............................................................................................................ 383.2.4 Dosagem de Fosfato inorgânico ................................................................... 383.2.5 Dosagem do Colesterol ................................................................................ 383.2.6 Purificação da Carboxifluoresceína .............................................................. 393.2.7 Determinação da concentração da solução de BP100 ................................. 393.2.8 Síntese do Peptídeo BP100 ......................................................................... 393.2.9 Preparação das Vesículas Unilamelares Grandes (LUVs) ........................... 413.2.10 Fluorescência ............................................................................................... 433.2.11 Supressão de Fluorescência ........................................................................ 443.2.12 Preparação de LUVs contendo 5(6)-carboxifluoresceína ............................. 453.2.13 Cinética de Vazamento das LUVs com Carboxifluoresceína ........................ 463.2.14 Estudo da supressão de fluorescência de Pireno Tetrasulfonato de Sódio (PTS) por Metilviologênio (MV) .................................................................. 473.2.15 Preparação de LUVs com Pireno Tetrasulfonato de Sódio (PTS) ................ 513.2.16 Cinética de vazamento de LUV contendo PTS em presença de Metilviologênio. .......................................................................................................... 513.2.17 Determinaçao da Mobilidade Eletroforética e Potencial Zeta ....................... 523.2.18 Determinação do Diâmetro Hidrodinâmico ................................................... 543.2.19 Preparação das LUVs para os experimentos de diâmetro hidrodinâmico e mobilidade eletroforética ........................................................................................... 553.2.20 Dicroísmo Circular ........................................................................................ 563.2.21 Preparação das amostras para o Dicroísmo Circular, CD: ........................... 603.2.22 Preparação de Vesículas Unilamelares Gigantes (GUVs) ............................ 613.2.23 Microscopia Óptica ....................................................................................... 634. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................... 644.1 Estudo da cinética de vazamento de LUVs contendo 5(6)-carboxifluoresceína (CF) 644.1.4 Estudo do efeito de BP100 em LUVs de PC 100%. ..................................... 654.1.5 Cinéticas de vazamento de CF de LUVs de PC:PG 9:1 com BP100. .......... 684.1.6 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 8:2 com BP100. ......................... 69

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4.1.7 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 7:3 com BP100. ......................... 714.1.8 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 6:4 com BP100. ......................... 724.1.9 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 1:1 com BP100. ......................... 744.1.10 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 4:6 com BP100. ......................... 754.1.11 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 3:7 com BP100. ......................... 764.1.12 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 1:9 com BP100. ......................... 784.1.13 Cinéticas de vazamento de CF de PG 100% com BP100. ........................... 794.2 Efeito de BP100 na Cinética de Vazamento de CF de LUVs contendo Colesterol .................................................................................................................. 814.2.4 LUVs de PC:Colesterol 63:37 ....................................................................... 814.2.5 Cinética de LUVs de PG:colesterol 64:36 com BP100 ................................. 834.3 Estudo do Vazamento de Vesículas Contendo Pireno-tetrasulfonato de sódio (PTS) com a Adição de BP100 a Baixa Força Iônica. ............................................... 874.3.4 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PC 100% com BP100. .......... 884.3.5 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 7:3 com BP100. ........ 904.3.6 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 1:1 com BP100. ........ 914.3.7 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 7:3 com BP100. ........ 934.3.8 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PG 100% com BP100. .......... 944.4 Resultados dos Estudos de Dicroísmo Circular ................................................ 984.4.4 Dicroísmo Circular do BP100 em água ......................................................... 984.4.5 Estudo de Dicroismo Circular do BP100 em água com LUVs de PC 100% . 994.4.6 Estudo de Dicroismo Circular do BP100 em água com LUVs LUVs de PC:PG 9:1 ............................................................................................................... 1004.4.7 Estudo de Dicroismo Circular do BP100 em água com LUVs de PC:PG 7:3

1014.4.8 Estudo de CD de BP100 em água com LUVs de PC:PG 1:1 ..................... 1044.5 Estudos de Mobilidade Eletroforética das LUVs com BP100 .......................... 1064.6 Estudo do efeito de BP100 no Diâmetro Hidrodinâmico das Vesículas .......... 1114.7 Microscopia Óptica de GUVs em presença do BP100 .................................... 1135. CONCLUSÕES ............................................................................................. 1256. BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. 127SÚMULA CURRICULAR ......................................................................................... 135

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ÍNDICE DE ABREVIAÇÕES

-ACN - Acetonitrila

-AMPs – Peptídeos antimicrobianos

-CHE – Colesterol esterase

-CF - Carboxifluoresceína

-Col – Colesterol

-DIC - N,N’-diisopropilcarbodiimida

-DMF - N,N-dimetilformamida

-GUVs – Vesículas Unilamelares Gigantes

-HOBt - 1-hidroxibenzotriazola

-ITO - Óxido de índio-titânio

-LPS - Lipopolissacarídeos

-LUVs – Grandes Vesículas Unilamelares

-MIC – Mínima Concentração Inibitória

-MS - espectrometria de massas -MV – Metil Viologênio

-POPC - Palmitoil-oleoil-fosfatidilcolina

-POPG - Palmitoil-oleoil-fosfatidilglicerol

-PTS – Pireno Tetra Sulfonato de Sódio

-TFA - Ácido trifluoracético

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1. INTRODUÇÃO

1.3 Peptídeos antimicrobianos, contexto histórico.

O primeiro relato do controle de crescimento de bactérias isoladas em

culturas foi em torno de 1870 por Pasteur, Joubert e Koch (Korolkovas e

Burckhalter,1982). Esse foi um marco na história, possibilitando desenvolvimento e

descoberta de técnicas para o controle de infecções.

Em 1928 a descoberta da Penicilina (Figura 1B) por Alexander Fleming

causou uma revolução na medicina. A molécula promissora foi isolada do Penicillium

notatum e foi amplamente utilizada na 2a

Na década de 30 foi descoberto o potencial antibiótico da sulfonamida. Já na

década de 40, foram isoladas a actinomicina (1940), estreptotricina (1942),

estreptomicina (1943) e a neomicina (1949). Com o desenvolvimento de novas

técnicas de síntese, e pesquisas ampliando-se em diversos países, nesta mesma

época surgiram a bacitracina, o cloranfenicol (Figura 1A), a clortetraciclina,

oxitetraciclina, eritromicina, anfomicina, oleandomicina, espiramicina, vancomicina,

canamicina, paronamicina e as rifampicinas.

Guerra Mundial, época em que também foi

desenvolvida a benzilpenicilina. A partir deste momento, muitas moléculas foram

isoladas e desenvolvidas com grande potencial para matar bactérias (Korolkovas e

Burckhalter, 1982).

Devido ao “boom” de descobertas, as décadas de 40 a 60 foram chamadas

de “época de ouro da descoberta dos antibióticos”. Logo após, as descobertas

continuaram, porém em menor intensidade (Korolkovas, Burckhalter, 1982).

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O uso incorreto de antibióticos, tratamento incompleto de infecções e o

consumo inapropriado e excessivo, muitas vezes sem orientação médica e sem

identificação prévia dos agentes patogênicos através de exames laboratoriais,

colaboraram para o surgimento de bactérias resistentes a essas moléculas

antimicrobianas apesar do grande número de antibióticos de última geração

existentes (Daffre et al., 2001).

Figura 1. A-Estrutura da molécula de Cloranfenicol. B- Estrutura da Penicilina.

Entre os mecanismos de defesa desenvolvidos pelos microorganismos estão:

a presença de enzimas que degradam os antibióticos tais como a β -lactamase,

existente principalmente em estafilococus, que clivam o anel β-lactâmico da

penicilina e cefalosporinas; a enzima cloranfenicol-acetiltransferase, encontrada em

bactérias Gram-negativas e Gram-positivas, que inativa o cloranfenicol. Outros

mecanismos, já bastante estudados, são a fosforilação, adenilação ou acetilação de

antibióticos aminoglicosídeos. Variações na proteína da subunidade 30S do

ribossomo de bactérias, que diminuem a ligação dos antibióticos aminoglicosídeos,

mutações na subunidade 50S do ribossomo, responsável pela resistência a

eritromicina e diminuição de ligação por fluorquinolonas e alterações da RNA-

polimerase, que causam diminuição na ação da rifampicina, são exemplos de

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mutações em microorganismos que os tornam resistentes aos fármacos conhecidos

(Rang et al., 2004, Tenover, 2006).

Outros mecanismos envolvem as porinas, proteínas que funcionam como

bombas de efluxo do antibiótico para fora da célula bacteriana, e alterações da

membrana externa de bactérias envolvendo componentes polissacarídeos, alterando

a permeabilidade à ampicilina, dentre outros agentes antimicrobianos (Rang et al.,

2004).

Por estas razões, a pesquisas por novas classes de moléculas que atuem

como agentes antimicrobianos tornaram-se incessante nos últimos anos, além de

emergencial. Em contrapartida ao aparecimento de resistência às moléculas

antimicrobianas já existentes, em 1969 ocorreu o primeiro relato de um peptídeo

com atividade hemolítica e antimicrobiana. Este foi o peptídeo Bombinina, uma

molécula de 24 aminoácidos proveniente da secreção subcutânea do anuro

Bombina variegata.

Na década de 80 foram isoladas as magaininas de Xenopus laevis e a partir

deste ponto na história, deu-se início a pesquisas mais aprofundadas dessas

promissoras moléculas (Prates & Júnior, 2000).

Em 2003 Bomam mostrou, em experimentos in vivo, que cerca de 2 x 107

células bacterianas eram eliminadas por dia na boca de sapos. Estes achados

corroboravam as suspeitas de que deveria existir algum mecanismo alternativo que

controlasse a replicação desses microorganismos nesse ambiente. Além disso, esse

controle também deveria ser o responsável pelos seres humanos não serem

infectados pela sua flora bacteriana intestinal, pois cerca de 2 kg de

microorganismos vivem no seu trato digestivo e 200 g nas superfícies (Boman,

2003). Essas observações levaram cientistas de todo o mundo a isolar moléculas

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que apresentassem atividade antimicrobiana. Grande parte dessas moléculas eram

de natureza peptídica, os chamados peptídeos antimicrobianos (AMP), provenientes

de plantas (Garcia-Olmedo et al., 1998, Padovan et al., 2010), animais vertebrados e

invertebrados (Bulet et al., 1999; Daffre et al., 2001; Janssen et al., 2006) além de

bactérias (Fontoura, R. & Brandelli, A., 2008).

Diferentes AMP têm apresentado um amplo espectro de ação, sendo efetivos

contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas (Brogden, 2005), fungos,

protozoários, envelopes virais (Daffre et al., 2001, Bulet et al., 2004) e,

recentemente, têm sido estudados como possíveis moléculas de combate às células

tumorais (Mader & Hoskin, 2006). Isto faz o estudo dos AMPs uma futura alternativa

ao uso de antibióticos convencionais, especialmente no tratamento de infecções

geradas por microorganismos resistentes a antibióticos já usados (Ferre et al.,

2009).

1.4 Propriedade química dos AMPs

Quanto às propriedades químicas, os AMP são, em grande maioria,

moléculas anfipáticas e catiônicas (Dempsey et al., 2010, Brogden, 2005). Possuem

de 10 a 80 resíduos de aminoácidos sendo, freqüentemente, 50% resíduos

hidrofóbicos e 50% resíduos hidrofílicos carregados positivamente em pH fisiológico.

A região catiônica da molécula é responsável pela sua atração por membranas

aniônicas de bactérias e, por fim, a conformação e composição dos AMPs permitem

a formação de estruturas que causam a morte do microorganismo (Ferre et al., 2009;

Brodgen, 2005).

A composição de aminoácidos e a estrutura secundária de um AMP são

importantes para definir as suas características hidrofílicas e hidrofóbicas, capazes

de causar maiores ou menores interações com os diferentes tipos de membranas. A

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sua composição é capaz de definir estruturas em α-hélice, dobrada (em grampo),

randômica e outras, dependendo do meio em que a molécula se encontra, e ainda

determinam domínios que irão interagir com superfícies ou se inserir no interior

hidrofóbico da membrana dos microorganismos (Zhang et al., 2001; Jenssen et al.,

2006, Giangaspero et al., 2001, Epand et al. 2010, Nguyen et al. 2010).

Os peptídeos antimicrobianos são agrupados em quatro principais classes de

acordo com sua composição de aminoácidos e conformação (Brogden, 2005, Figura

2):

(1) Peptídeos lineares com hélices anfipáticas como a magainina (Zasloff,

1987).

(2) Folhas-β estabilizadas por ligações dissulfeto como a defensina A, isolada

da larva do mosquito Phormia terranovae (Dimarcq et al., 1990; Schmidt et al.,

2011).

(3) Peptídeos com predominância de certo aminoácido em sua sequência,

como a histatina presente na saliva de humanos, que tem alto teor de histidina

(Hertog et al., 2004).

(4) Peptídeos com estruturas em clipe (loop) devido à presença de ligação de

dissulfeto, como a gomesina isolada de hemolinfa da aranha brasileira

Acanthoscurria gomesiana (Silva et al., 2000).

(5) Peptídeos estendidos como a indolizidina, isolada de neutrófilo bovino

(Falla et al., 1996).

Existe ainda na literatura trabalhos que reportam o potencial antimicrobiano

de peptídeos aniônicos, ricos em aspartato e glutamato, como o peptídeo maximina

H5, isolado do anfíbio Bombina máxima, que parece ser específico contra

Staphylococcus aureus (Lai et al., 2002, Harris et al., 2011). Também o peptídeo

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aniônico dermicidina (DCD), isolado de glândulas sudoríferas de humanos, tem um

espectro de ação antimicrobiano mais amplo (Schittek et al., 2001). No entanto, o

mecanismo de ação destes peptídeos aniônicos ainda não está esclarecido.

Outra classe de peptídeos são os isolados de fragmentos de proteínas como

a lactoferricina oriunda da clivagem da lactoferrina (Neto, 2006), a casocidina 1 da

caseína (Somkuti et al., 2009) ou o Hb 33-61 da hemoglobina (Ivanov et al., 1997;

Sforça et al., 2005).

Alguns tipos de estrutura como a mista (várias estruturas em uma mesma

molécula), em loop, em dobra β, em α hélice e linear estão representadas na Figura

2 com alguns exemplos de peptídeos (Janssen et al., 2006).

Figura 2. Classes estruturais de peptídeos antimicrobianos. (A) Estrutura mista da β-defensina-2 humana; (B) Estrutura em loop; (C) Estrutura em dobra β; (D) Estrutura em alfa-hélice da magainin-2; (E) Indolicidina estendida. As pontes de dissulfeto estão representadas como uma linha amarela. Figura retirada de Janssen, et al. 2006.

1.5 Modo de ação dos peptídeos antimicrobianos

Uma das hipóteses sobre o mecanismo de ação dessas moléculas envolve a

habilidade dos AMPs causarem um colapso na membrana devido a formação de

poros, através da interação com os lipídios da superfície celular dos

microorganismos. Esse poros tornam a célula mais permeável, levando-a a morte.

Os peptídeos também podem penetrar na membrana celular, sem formar poros,

alcançam o ambiente citosólico e interferem na síntese de biomoléculas importantes

para a sobrevivência do microorganismo, resultando em vazamento de íons e

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metabólitos, despolarização da membrana e interrupção do processo de respiração,

síntese de biopolímeros e morte celular (Figura 3 A) (Jansen et al. 2006; Daffre et al.

2001).

De acordo com a teoria de formação dos poros, os peptídeos catiônicos são

atraídos para a superfície das membranas por atração eletrostática devido a carga

negativa de moléculas como os fosfolipídeos, lipopolissacarídeos (LPS) de bactérias

Gram-negativas, e ácido teicóico de bactérias Gram-positivas, que se localizam

assimetricamente na arquitetura da membrana celular desses microorganismos.

Além disso, a carga positiva dos resíduos de aminoácidos que constituem os AMPs

também interage com os lipídeos de membrana através de receptores específicos

pode ativar vários mecanismos que podem levar a morte celular e a interação do

AMP com os lipídeos de membrana pode formar estruturas semelhantes a poros os

quais também levam a morte da célula (Pelegrini et al., 2011).

Parâmetros intrínsecos e extrínsecos têm sito reportados como determinantes

para um limiar de concentração de peptídeo antimicrobiano na superfície da

membrana do microorganismo causar a morte celular, a concentração mínima para a

inibição do crescimento das bactérias em cultura, chamada MIC.

Os parâmetros intrínsecos (que dependem das características do próprio

peptídeo) seriam fatores que incluem a capacidade dos peptídeos se acomodarem e

se oligomerizarem na membrana, enquanto os extrínsecos são determinados pela

composição lipídica e fluidez da membrana e estrutura da cabeça polar do lipídeo.

Esses fatores influenciam o potencial de membrana, que é um fator crítico para

definir a concentração de peptídeo necessária para causar a lise/morte celular

(Yearnam & Yount, 2003). Há três mecanismos de ação propostos para a atuação

dos AMPs sobre as membranas:

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1- Poros em forma de barril (Figura 3 C):

Após atingir uma determinada concentração no meio, os peptídeos inserem-

se na membrana de forma que vários monômeros interajam entre si lateralmente,

formando um canal que atravessa a membrana de um lado para outro. Os peptídeos

formam um anel em forma de barril, abrindo um poro na membrana (Janssen et al.,

2006).

2- Poros toroidais (Figura 3 B):

O poro toroidal é uma estrutura transmembrana formada por peptídeos que se

inserem na bicamada formando um complexo alternado de peptídios e lipídios entre

suas cadeias. Nesse caso, o poro é composto por lipídios intercalados com os

peptídeos (Janssen et al. 2006, Pelegrini et al. 2011).

3- Mecanismo de carpete (Figura 3 D):

Esse mecanismo é caracterizado, inicialmente, pela ligação dos peptídeos em

sua forma monomérica ou oligomérica na superfície da membrana celular por uma

atração eletrostática, recobrindo a membrana. Esse modo de ação é semelhante a

formação de um carpete de peptídeos na membrana bacteriana e,

consequentemente, esse carpete causa deslocamento de lipídeos alterando a

fluidez da membrana e reduzindo a sua propriedade de barreira celular. Assim, a

bicamada lipídica tem sua curvatura modificada pela formação desses complexos de

lipídeos e peptídio ocorrendo a ruptura e lise celular. Nesse processo, o dano celular

ocorre resultando numa dispersão de moléculas sem a formação de um poro

(Yearnam & Yount, 2003, Pelegrini et al. 2011).

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Figura 3. Modelos de ação do peptídeo antimicrobiano. Em amarelo, a membrana plasmática. O cilindro representando o peptídeo, seu lado vermelho é o de característica hidrofílica e o lado azul é o de caráter hidrofóbico. A) Inserção do peptídeo na membrana, translocação e interferência na síntese de biomoléculas. B) Mecanismo de formação do poro toroidal (inserção do peptídeo formando um canal alternado com o lipídio). C) Modelo de poro em barril (o peptídeo se insere formando um canal). D) Mecanismo carpete (o peptídeo solubiliza a membrana formando micelas) (Jensen et at. 2006).

1.6 Composição das membranas

Independentemente do tipo de perturbação que o peptídeo exerce sobre a

membrana, a atração inicial do AMP é eletrostática, uma vez que estas moléculas

são policatiônicas e as membranas de bactérias são carregadas negativamente

(Huang, 2000).

Apesar de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas serem muito mais

complexas que modelos de membranas, estes microorganismos apresentam uma

carga superficial negativa oriunda da presença de fosfolipídeos ácidos, grupos

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fosfato dos lipopolissacarídeos (bactérias Gram-negativas) e do ácido teicóico

(bactérias Gram-positivas) (Brogden, 2005).

A Tabela 1 mostra a composição lipídica da E. coli e da membrana da

hemácia. A membrana da E. coli apresenta 42% de carga negativa, somando-se o

fosfatidilglicerol que possui uma carga negativas por molécula e a cardiolipina que

possui duas cargas negativas por molécula. A membrana da hemácia possui

composições diferentes na sua parte interna, com lipídios negativos e neutros, e na

parte externa, com lipídios neutros somente. Essa composição de lipídios e a razão

de carga foram utilizadas para a construção de vesículas utlizadas em nossos

experimentos.

Tabela 1. Composição lipídica, em porcentagem, da membrana da E. coli e da membrana do eritrócito (Rouser et al. 1968).

Composição lipídica

(% molar)

Carga líquida

do lipídio

Lipídios da membrana da

E. coli

Lipídios totais da membrana do

eritrócito

Ácido fosfatídico -1 0 1,5

Fosfatidilcolina 0 0 19

Fosfatidiletanolamina 0 65 18

Fosfatidilglicerol -1 18 0

Fosfatidilinositol -1 0 1

Fosfatidilserina -1 0 8,5

Cardiolipina -2 12 0

Esfingomielina 0 0 17,5

Glicolipídios 0 0 10

Colesterol 0 0 25

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1.7 Aplicação dos AMP

Os AMPs, além de serem candidatos ao tratamento de infecções, são de

grande interesse da indústria alimentícia cujo objetivo é utilizar esses AMP para

aumentar o tempo útil de alimentos processados (Vuyst, 2007).

A utilização de peptídeos requer mais que o próprio estudo e desenvolvimento

de novas moléculas com grande potencial e especificidade terapêutica. Para o uso

dos AMP por via oral, por exemplo, como a maioria deles tem grande

susceptibilidade de degradação por proteases, haveria necessidade de modificações

em sua estrutura, como conjugações químicas e encapsulamento dessas moléculas

antibióticas por lipossomas, por exemplo, para que elas pudessem ser utilizadas

(Bergeon et al., 2008).

Um dos maiores obstáculos para o uso em grande escala dos AMPs ainda é o

custo da produção de peptídeos para uso comercial. A síntese deverá ser

aprimorada de modo a ser menos custosa para uma produção em larga escala, já

que o preço de um grama de um antibiótico convencional, como os da classe dos

aminoglicosídeos, é US$ 0,80, enquanto um peptídeo antimicrobiano pode custar de

US$ 50,00 a US$ 400,00 (Marr et al., 2006).

1.8 A Melitina

A melitina é um peptídeo antimicrobiano isolado do veneno da abelha Apis

melífera que tem a característica de romper membranas lipídicas, formar poros,

causar fusão de membranas e hemólise. Esse peptídeo compõe 50% do peso seco

do veneno e é caracterizado por possuir 26 aminoácidos e carga +5 ou +6 quando o

resíduo de Gly é protonado em pH 7 (Raghuraman & Chattopadhyay, 2006). Sua

sequência é:

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(+)NH2-GIGAVLK(+)VLTTGLPALISWIK(+)R(+)K(+)R(+)QQ-CONH2

sendo os

20 resíduos da ponta N terminal mais hidrofóbicos, possuindo a característica de

inserir-se na membrana lipídica, e os últimos 6 aminoácidos, da ponta C terminal,

mais hidrofílicos devido as cargas positivas em pH 7, que ancoram na membrana

através de pontes salinas nos grupos fosfato das cabeças dos lipídeos que a

constituem (Figura 4) (Stömstedt et al. 2007).

Figura 4. Software de AMPs http://www.bbcm.univ.trieste.it/~tossi/pag1.htm, sequência de aminoácidos da melitina com representação das regiões hidrofóbicas em azul e hidrofílicas em vermelho.

Vários mecanismos foram propostos para explicar a ação lítica deste peptídio

em vesículas lipídicas, entre eles a fusão de vesículas e micelização. Porém, a

proposta mais aceita é a de formação de poros.

A estrutura do peptídio em meio aquoso é predominantemente randômica em

concentrações abaixo da necessária para ocorrer a dimerização da molécula. Esse

peptídeo adota, predominantemente, uma estrutura em alfa-hélice quando ligado às

membranas lipídicas (Stömstedt et al. 2007, Glättli et al. 2006, Terra et al. 2007).

Assim, a melitina pode fazer poros toroidais e em forma de barril, em

tetrâmeros (Figura 5) (Lin & Beumgaertner, 2000) e também já foi reportado que, em

membranas aniônicas, esse peptídeo age como detergente. Porém Mihajlovic &

Lazaridis sugerem que a melitina interage mais fortemente com os lipídeos no

modelo de poro toroidal do que no poro cilíndrico, devido a sua maior solvatação

(Mihajlovic & Lazaridis, 2009).

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Figura 5. A-Tetrâmero de melitina interagindo com as cabeças polares dos lipídios e os íons Cl-

, num poro cilíndrico. B-Transição e C- Poro toroidal. A figura foi feita por simulação por dinâmica molecular. As moléculas de água foram retiradas para melhor visualização. Os resíduos polares estão em amarelo, os resíduos carregados positivamente em azul, W19 em preto, fosfocolinas representadas como esferas verdes, íons em esferas vermelhas, caudas lipídicas em linhas cinza e o peptídeo em azul, laranja, amarelo e púrpura. Figura retirada de Mihajlovic & Lazaridis, 2009.

A maneira como o peptídeo interage com a membrana também parece estar

relacionada com a composição lipídica da membrana. Experimentos de vazamento

do conteúdo interno de vesículas compostas por lipídeo zwiteriônico (palmitoil-oleoil-

fosfatidilcolina, POPC) ou ácido (palmitoil-oleoil-fosfatidilglicerol, POPG), mostraram

que a atividade do melitina na membrana se dá por dois mecanismos de

permeabilização diferentes, dependendo da sua composição (Ladokhin et al., 2001).

Em vesículas de POPC há a formação estruturas de aproximadamente 25-30

Å de diâmetro pela melitina. Esses agregados trans-membrana de peptídeos em α-

hélice sugerem a formação de poro em forma de barril, pela característica do

vazamento do conteúdo interno das vesículas (Figura 6 A).

Para membranas constituídas de POPG, os estudos mostraram um

vazamento típico de um detergente, podendo sugerir um mecanismo de carpete

(Figura 6 B).

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Além disso, experimentos de dicroísmo circular mostraram que, em presença

de POPC apenas, a melitina assumia conformação em α-hélice, capaz de adotar

uma orientação trans-membrana (Terra, 2006).

A atividade da melitina é aumentada em células sem colesterol e tem

atividade tóxica em diversos tipos de célula (eritrócito, leucócitos e mastócitos). Além

disso, ainda pode causar agregação, fusão de membranas e “budding” (Ferre et al,

2009, Strömsteadt et al, 2007).

Devido as suas propriedades anfifílicas, a melitina é um bom modelo para o

estudo das interações com membranas. Porém ela não poderia ser utilizada como

molécula antibiótica em mamíferos, pois é altamente danosa a células.

Figura 6. Representação esquemática do modo de ação da melitina sobre vesículas compostas de: A – POPC levando a formação de poro; B - POPG levando a um vazamento do tipo detergente “carpete” (Ladokhin et al, 2001). O experimento de Ladokhin mostra vesículas incorporadas com marcadores de tamanhos diferentes. Na de POPC os menores marcadores apresentam vazamento e nas de POPC o vazamento não é seletivo quanto ao tamanho do marcador (modificado de Ladokhin et al., 2001).

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1.9 Cecropina A

Além da melitina, outros peptídeos encontrados na natureza com atividade

antimicrobiana são do grupo das Cecropinas A, B ou D, de 35-37 resíduos de

aminoácidos (Gudmundsson et al. 1991), os quais estão presentes na resposta

imune inata de mamíferos e insetos (Marassi, 1999). Essa família de AMPs possui

atividade contra bactérias Gram-negativas e Gram-positivas, não apresentam

toxicidade contra eritrócitos e outras células eucarióticas, mas são susceptíveis a

degradação por protease (Ferre et al. 2009).

A Cecropina A foi isolado da hemolinfa da Hyalophora cecropia ou bicho da

seda gigante e sua composição de aminoácidos é

KWKLFKKIEKVGQNIRDGIIKAGPAVAVVGQATQIAK-NH2 (Figura 7).

Figura 7. Software de AMPs http://www.bbcm.univ.trieste.it/~tossi/pag1.htm, sequência de aminoácidos da cecropina A, com representação das regiões hidrofóbicas em azul e hidrofílicas em vermelho.

O mecanismo de ação da Cecropina A é dependente da sua concentração e

atua causando morte de bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. Nas Gram-

negativas o peptídeo atua ligando-se aos lipopolissacarídeos da membrana do

microorganismo, predominantemente por atração eletrostática (Arcidiacono et al.

2008).

O principal alvo da Cecropina é a membrana plasmática, levando à

permeabilização da membrana por formação de poro e canais iônicos que levam à

perda do potencial de membrana, permitindo vazamento e morte celular (Lu et al.

2010). Seu efeito citotóxico é observado em numerosas células de linhagens

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tumorais, além de apresentar um grande efeito em protozoários, fungos e bactérias,

incluindo Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus megaterium ou

Micrococus lutes (Cerón et al. 2010).

A Cecropina A apresenta estrutura randômica em meio aquoso e em contato

com membranas lipídicas adquire conformação em α-hélice. Seus resíduos de

aminoácidos de 5-21 formam uma α-hélice com carga +6 quando em interação com

interfaces lipídicas e, devido a essas cargas, essa parte da molécula se situa na

superfície da membrana e não penetra no core hidrofóbico. Já os resíduos de 24-37

apresentam característica hidrofóbica e são capazes de se inserir na membrana

lipídica. Na ponta carboxi terminal ainda há uma carga +1 do último resíduo de lisina

(Figura 8 B) (Ferre et al., 2009, Silvestro et al. 1997).

Em baixa concentração de Cecropina A há a formação de canais iônicos e em

maiores concentrações ocorre primeiramente a formação de dímeros do peptídeo

que formam, por fim, um poro toroidal representado pela Figura 8 (Silvestro et al.

2000; 1997; Durell et al. 1992).

Figura 8. Representação da Cecropina A. A) Esquema mostrando a hélice vertical a partir do NH2 terminal da seqüência de aminoácidos da cecropina A. Os resíduos em preto são os conservados em todas as cecropinas, os cinzas são os variáveis e os em branco são os resíduos hidrofóbicos (Durell, et al., 1992). B) Um dímero de cecropina A representado inserido na membrana, a parte hidrofílica nas superfícies interna e externa representadas em azul na membrana, e região hidrofóbica, inserida no core hidrofóbico da membrana em amarelo. C) Modelo de poro toroidal da cecropina A formado pelos dímeros das hélices representadas em B (Silvestro et al. 1997).

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1.10 O peptídeo BP100

Como cada peptídeo exibe uma seletividade celular e diferentes mecanismos

de ação, uma estratégia para tentar obter o máximo de eficácia de um peptídeo

antimicrobiano é a combinação entre as seqüências dessas moléculas para se obter

peptídeos sintéticos híbridos. Este tipo de estratégia pode minimizar ou eliminar a

hemólise, por exemplo, que limitaria o uso sistêmico de uma terapia com AMP.

O BP100 cuja composição é KKLFKKILKYL-NH2 (Figura 9), de ponto

isoelétrtico 10.7 e massa molecular de 1421.88 g/mol, é um híbrido de Cecropina A

com Melitina obtido por química combinatória que apresentou grande eficiência,

tanto in vitro quanto in vivo, inibindo o crescimento de bactérias Gram-negativas

(Ferre et al., 2009).

Figura 9. Software de AMPs http://www.bbcm.univ.trieste.it/~tossi/pag1.htm, seqüência de aminoácidos do BP100 com representação das regiões hidrofóbicas em azul e hidrofílicas em vermelho.

Membranas miméticas de diferentes composições lipídicas foram utilizadas

em estudos de vazamento de conteúdo interno de vesículas, com diferentes

concentrações de BP100. Verificou-se uma enorme seletividade do BP100 para

membranas aniônicas, provocando vazamento do conteúdo interno das vesículas, e

baixa atividade do peptídeo sobre vesículas neutras. Nos sistemas compostos por

fosfolipídios aniônicos, mesmo em baixas razões de peptídeo/lipídio, foi grande a

permeabilização de vesículas por BP100, além de ocorrer neutralização da carga da

membrana e agregação de vesículas. Foi evidente também a relação entre a

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concentração do BP100 com o vazamento das vesículas, ocorrendo um vazamento

mais rápido quanto maior a concentração de peptídeo (Ferre et al., 2009).

As cinéticas de vazamento de vesículas com o BP100 também apresentaram

comportamento sigmoidal, incomum para peptídeos antimicrobianos conhecidos até

então. Esse fenômeno pode indicar que vários eventos estão ocorrendo na

membrana ao longo do tempo de interação do BP100 com a vesícula.

Peptídeos catiônicos também podem alterar a densidade de carga da

superfície de vesículas induzindo agregação. Nos estudos de Ferre et al., 2009,

concentrações de BP100 menores que 15 μM e de lipídeo da ordem de125 μM, ou

seja uma razão de 0,12 peptídeo/lipídeo, não se observou mudanças significativas

na turbidez (em vesículas em 100 nm). Porém, acima dessa razão, a densidade

óptica da solução aumentava indicando formação de agregados.

As medidas de potencial zeta confirmaram essa saturação de peptídeos na

membrana lipídica, resultando na neutralização das cargas dos fosfolipídios

negativos. Esse efeito é altamente favorável a agregação de vesículas, pois cancela

a repulsão eletrostática entre as vesículas analisadas (Ferre et al., 2009, Alves et al,

2010).

A concentração mínima inibitória, MIC, do BP100 foi determinada para

diferentes microorganismos, como E. amylovora, X. vesicatoria, and P. syringae, e

foram obtidos valores entre 2,5 a 7,5 µM de BP100. Esses valores de MIC são de

baixa toxicidade para os eritrócitos humanos, como mostrado nos resultados de

Ferre et al., o que faz deste híbrido de peptídeo um candidato para antibiótico contra

infecções causadas por bactérias Gram-negativas.

Em experimentos de viabilidade celular, o BP100 mostrou efeitos citotóxicos

em cultura de fibroblastos de mamíferos em concentrações entre 50 - 60 μM e em

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eritrócitos acima de 150 μM, o que é bastante promissor já que ele atua em

concentrações muito mais reduzidas em bactérias (2,5 a 7,5 µM).

Portanto, devido a seletividade do peptídeo por membranas aniônicas, é de

interesse estudar o mecanismo de ação desse peptídeo verificando o efeito da carga

superficial da membrana e da presença de colesterol na sua atividade, já que este

último está presente em eritrócitos de mamíferos.

1.11 Descrição dos lipídeos utilizados

Neste trabalho, a composição das vesículas estudadas LUVs e GUVs foi

definida utilizando-se como modelo a composição de lipídios de membrana de

bactéria e de eritrócito. Como pode ser visto na Tabela 1, a membrana de bactérias

possui uma porcentagem considerável de lipídios negativos (42%) enquanto a

membrana do eritrócito possui apenas 12,5 % de lipídios negativos. Porém, os

lipídios aniônicos no eritrócito ocorrem do lado interno da membrana. A membrana

externa do eritrócito possui exclusivamente lipídios de carga líquida zero, e é essa a

interface que seria encontrada pelo peptídeo caso ele fosse utilizado como

antibiótico. Outra diferença entre as membranas de bactérias e eritrócitos é a

presença do colesterol que existe somente nas membranas de mamíferos.

Assim, para mimetizar a membrana das bactérias, foram utilizados nesta

dissertação, lipídios neutros e negativos. Para mimetizar eritrócitos foram utilizados

lipídios de carga líquida zero e colesterol.

Os lipídios escolhidos para tal estudo foram a fosfatidilcolina de ovo, PC,

(Maximiano et al., 2008), o colesterol (Rouser, et al. 1968, Tabela 1), e o Egg-1-

Palmitoil-2-Oleoil-sn-Glicero-3-[Fosfo-rac-(1-glicerol)] (PG). A PC e o PG obtidos de

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ovo são misturas de 1-palmitoil-2-oleoil-fosfatidilcolina com ácidos graxos contendo

diferentes comprimentos e insaturações. Na Figura 10 estão representadas as

estruturas dos lipídeos POPC, POPG e colesterol.

Figura 10 – Estruturas dos lipídeos: A)1-Palmitoil-2-Oleoil-sn-Glicero-3-Fosfatidilcolina

(POPC), B) (1-Palmitoil-2-Oleoil-sn-Glicero-3-[Fosfo-rac-(1-glicerol)] (POPG) e C) C

olesterol. Figura extraída de Ahyayauch et al., 2006.

Os lipídeos POPC e o POPG, mostrados na Figura 10, possuem cabeça polar

constituída pelo glicerol, grupo fosfato, uma colina, e dois ácidos graxos com cadeia

longa, sendo uma delas o acido palmítico (16 carbonos com nenhuma insaturação) e

outro um acido oléico (18 carbonos e uma instauração entre os carbonos 9 e 10),

formando duas ligações éster com o grupo glicerol da molécula.

O tamanho da cauda hidrofóbica e suas insaturações determinam a

temperatura de transição de fase do lipídio em questão. Nesta temperatura o lipídio

passa da fase gel, que apresenta menor grau de liberdade, para a fase líquida, no

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qual apresenta maior grau de liberdade. As temperaturas de transição da POPC e

do POPG são da ordem de -2 0C (Ahyayauch et al., 2006; Archilha, 2008).

O colesterol é um constituinte presente em grandes quantidades

(20-40 % em mol) na membrana plasmática de eucarióticos, e é

ausente nas membranas dos procariotos. Essa molécula possui temperatura muito

alta de transição de fase gel para fase fluida e assim tem a propriedade de alterar as

propriedades físico-químicas da membrana lipídica, causando uma organização de

fase líquido-ordenada e promovendo a desorganização da fase gel (Mouritsen &

Zuckermann, 2004). O colesterol tem a capacidade de aumentar a ordem das

membranas lipídicas, chamada de fase-líquido-ordenada (Figura 11), na qual os

lipídios estão em fase fluida, porém há uma difusão rápida no plano da bicamada,

uma desordem translacional de lipídeos, e ao mesmo tempo essa fase tem uma alta

troca conformacional de cadeias lipídicas (Mouritsen & Zuckermann, 2004).

Figura 11. Esquema ilustrativo de diferentes fases da membrana lipídica em meio aquoso (Eeman, M. & Deleu, M, 2010).

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2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral:

Estudar o mecanismo do peptídeo BP100 em modelos de membrana com

diferentes cargas de superfície e em presença de colesterol.

2.2 Objetivos Específicos:

1- Estudar diferentes modelos de membranas lipídicas, para testar o efeito de

carga negativa na superfície da membrana na atividade do BP100, e mimetizar as

membranas celulares de mamíferos e bactérias;

2- Utilizar a técnica de dicroísmo circular para avaliar a possível interação do peptídeo

híbrido com membranas lipídicas, através das mudanças da estrutura secundária do

BP100;

3- Quantificar a relação peptídeo/lipídio mínima para a formação de poros em

diferentes membranas lipídicas através do acompanhamento da cinética de

vazamento de sondas fluorescentes encapsuladas no compartimento aquoso interno

das LUVs;

4- Investigar a ação do BP100 em membranas lipídicas através da visualização de

GUVs por um microscópio óptico;

5- Estudar a mudança do diâmetro hidrodinâmico e a mobilidade eletroforética das

LUVs de diferentes proporções de carga negativa, com e sem colesterol, pelo

BP100.

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3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Material

A fosfatidilcolina de ovo, PC, foi extraída de gema de ovo segundo técnica

descrita (Maximiano, et al., 2008). O Egg-1-Palmitoil-2-Oleoil-sn-Glicero-3-[Fosfo-

rac-(1-glicerol), PG, a 1-Palmitoil-2-Oleoil-sn-Glicero-3-Fosfatidilcolina, POPC, e o

(1-Palmitoil-2-Oleoil-sn-Glicero-3-[Fosfo-rac-(1-glicerol)], POPG, eram da Avanti

Polar Lipids. O colesterol, a

5(6)-Carboxifluoresceína foi purificada segundo o método de Weinstein et al,

1977.

5(6)-carboxifluoresceína, Sephadex – G25 medium, a

sacarose, o Tris base, o ácido Perclórico 70% eram da Sigma Aldrich. O ácido

ascórbico era da Merck e o Molibdato de amônio da Baker. O metil-viologênio (MV),

e pireno tetrasulfonato de sódio, PTS, eram da Molecular Probes. As membranas de

policarbonato, com diâmetro de poro de 100 nm, utilizadas para a preparação das

vesículas extrusadas, eram da Whatman (Nucleopore Track-Etch Membrane).

Para a síntese do BP100, os derivados de aminoácidos (Fmoc-aminoácidos)

e a resina utilizada para a síntese eram produtos da Peptides International

(Louisville, Estados Unidos). A N,N-dimetilformamida (DMF) era da SYNTH (São

Paulo, Brasil) e foi seca sob hidróxido de potássio e destilada à pressão atmosférica

(146 ºC) antes da utilização. Os solventes, 2-propanol, metanol e ácido

trifluoroacético, eram reagentes de grau analítico (VETEC, Rio de Janeiro, Brasil).

Os compostos 4-metilpiperidina, triisopropilsilano, N,N’-diisopropilcarbodiimida, 1-

hidroxibenzotriazola e o α-ciano-4-hidroxicinâmico foram adquiridos da Sigma-

Aldrich (St Louis, EUA). O 2-ciano-2-(hydroxiimino) acetato de etila, conhecido

comumente como Oxyma, e o triisopropilsilano eram produtos Merck (Darmstadt,

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37

Alemanha). Acetonitrila de grau cromatográfico era produto da Mallinckrodt

Chemical- J.T.Baker (Phillipsburg, Estados Unidos).

3.1.4 Aparelhos

A preparação de vesículas foi feita com um Extrusor LiposoFast (Avestin Inc.).

Para as medidas de Dicroísmo Circular utilizou-se um aparelho Jasco J-815

CD Spectrometer, equipamento do Grupo de Biofísica da UNIFESP, INFAR,

laboratório do Prof. Dr. Antônio Miranda, sob a responsabilidade da aluna Tatiana de

Oliveira. Nos experimentos de dicroísmo circular utilizou-se cela cilíndrica de quartzo

com caminho óptico de 0,5 mm.

As medidas de fluorescência foram realizadas em um espectrofluorímetro

Hitachi F-2000 e cela de quartzo com caminho óptico de 10 mm.

O diâmetro hidrodinâmico e da mobilidade eletroforética das vesículas foram

medidos em um aparelho Zetasizer Nano 317.

Para as medidas de Microscopia óptica utilizou-se um microscópio invertido

Zeiss Axiovert 200 e câmera Zeiss AxioCam HS (High Speed) do Laboratório de

Cristalografia do IFUSP. O aparelho possui placas condutoras de ITO (óxido de

índio-titânio) da FlexiTec Eletronica Orgânica, multímetro digital e um gerador de

funções digital, MFG 4202, Minipá. O porta-amostra com entrada lateral e os

espaçadores de teflon foram fabricados pela oficina do Departamento de Física

Aplicada do IFUSP. Os experimentos foram realizados pela Prof. Dra Karin do

Amaral Riske da UNIFESP, SP

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38

3.2 Métodos

3.2.4 Dosagem de Fosfato inorgânico

A concentração dos fosfolipídios foi determinada dosando-se o fosfato

presente nas moléculas. Alíquotas das amostras de lipídio foram adicionadas aos

tubos de ensaio (previamente lavados em HCl concentrado) e foram secas numa

estufa de 120°C. Após secagem adicionou-se 0,4 mL de ácido perclórico a cada

amostra. Os tubos foram tampados com bolas de vidro e mantidos por uma hora em

um digestor a 180 °C, tempo necessário para mineralizar totalmente os lipídios.

Após resfriamento à temperatura ambiente, adicionaram-se 1 mL de água e 0,4 mL

de molibdato de amônio a 1,25 % (p/v) às amostras. Os tubos foram agitados num

vórtex. Em seguida, adicionou-se às amostras 0,4 mL de uma solução de ácido

ascórbico a 3 % (p/v), agitaram-se os tubos no vórtex novamente, e as amostras

foram mantidas em banho-maria por cerca de 10 minutos. Após esse período os

tubos foram esfriados em água corrente e a absorbância lida em 797 nm. A curva

padrão foi feita junto com as amostras utilizando-se uma solução padrão de KH2PO4

3.2.5 Dosagem do Colesterol

0,001 M em água (Chen et al, 1956).

O colesterol foi recristalizado de etanol a quente. A dosagem de colesterol foi

feita utilizando-se o kit da BioTécnica-biotecnologia avançada. Este kit continha uma

solução padrão de colesterol de 200 mg/dL em Butanol 10% v/v; Triton x 100 0,1%

v/v, e um reagente (R1) que correspondia a uma solução de tampão Pipes 100

mmol/L, pH 7,0; colato de sódio 8 mmol/L; colesterol esterase (CHE) > 750 U/L;

colesterol oxidase > 200U/L; peroxidase > 2000 U/L; 4-aminoantipirina 0,6 mmol;

fenol 20 mmol/L e azida sódica 0,05 % p/v.

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39

Frações crescentes de 0-14 µL da solução padrão de colesterol foram

colocadas em tubos de ensaio e adicionou-se o reagente R1 para um volume final

de 1 mL para todas as amostras.

Alíquotas das amostras lipídicas a serem dosadas foram colocadas em

volumes crescentes em tubos de ensaio aos quais se adicionou 1 mL do reagente

R1 atingindo-se concentrações próximas das usadas na curva padrão de colesterol.

Os tubos foram agitados e incubados durante 10 minutos em 37 0

A partir da curva de absorbância da solução padrão de colesterol, obteve-se a

tangente no gráfico de absorbância x [colesterol] que foi utilizada para o cálculo da

concentração de colesterol nas amostras.

C. A absorbância

foi medida num espectrofotômetro em 505 nm sendo a cor das soluções estável por

30 minutos.

3.2.6 Purificação da Carboxifluoresceína

Recristalização e remoção de contaminantes polares foram realizadas

segundo adaptação dos métodos de Weinstein J. N. et al., 1977.

3.2.7 Determinação da concentração da solução de BP100

A concentração do peptídeo foi determinada medindo-se a absorbância a 276

nm. Nesse comprimento de onda a tirosina presente no BP100 absorve e a

concentração do BP100 pode ser determinada pela lei de Beer-Lambert utilizando-

se coeficiente de extinção molar de 1290 M-1 cm-1

3.2.8 Síntese do Peptídeo BP100 (EMBRAPA – Bemquerer, M.)

.

O peptídeo H-KKLFKKILKYL-NH2 foi sintetizado pelo método de fase sólida

(Chan & White, 2000; Albericio, 2004), com a utilização da resina “Rink-Amide-

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40

MBHA-Resin” (Peptides International, Louisville, Estados Unidos), com grau de

substituição de 0,52 mmol.g-1 por Bemquerer, M. - EMBRAPA. As reações de

desproteção do grupamento Fmoc foram conduzidas com uma solução de 4-

metilpiperidina em N,N-dimetilformamida (DMF) a 25% (em volume) durante 30

minutos (em duas etapas de 15 minutos). Os acoplamentos para formação das

ligações peptídicas foram conduzidos com N,N’-diisopropilcarbodiimida (DIC)/1-

hidroxibenzotriazola (HOBt), ou DIC/2-ciano-2-(hydroxiimino)acetato de etila

(Subirós-Funosas et al, 2009) em DMF durante 60 a 120 minutos. As etapas de

desproteção e acoplamento foram repetidas alternadamente até a adição do

derivado de aminoácido N-terminal e desproteção do grupamento Fmoc amino-

terminal. As reações de desproteção e de acoplamento eram monitoradas pela

reação de ninhidrina (Chan & White, 2000; Friedman, 2004). Após cada etapa de

desproteção e acoplamento, a resina era lavada três vezes com 2-propanol (ou

metanol) e DMF, de modo alternado. Completada a síntese, a reação de

desproteção final e de desligamento entre o peptídeo e a resina foi conduzida em

uma solução de ácido trifluoroacético: triisopropilsilano:água (90:05:05, v:v:v)

durante 90 minutos à temperatura ambiente. Após quatro lavagens com éter

diisopropílico gelado sob N2

O peptídeo foi purificado por cromatografia de fase reversa e foi caracterizado

por espectrometria de massas. Para a purificação do peptídeo foi utilizada uma

coluna semi-preparativa ODS 9,4 x 250 mm da Agilent (Santa Clara, Estados

Unidos). O cromatógrafo utilizado para purificação do peptídeo era composto de

uma bomba modelo LC-10, um detector UV-visível modelo SPD-10AV, uma unidade

misturadora de solventes, modelo FCV-10AL, um degaseificador modelo DGU-14A,

líquido, o sobrenadante foi descartado e o peptídeo foi

extraído com água e liofilizado.

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41

e um injetor manual Rheodyne injector, acessórios esses acoplados a uma unidade

controladora SCL-10A System Controler (Shimadzu, Kyoto, Japan). O programa de

gradiente utilizado para a cromatografia foi o seguinte: H2O:ACN:TFA (95:5:0,1,

v:v:v) durante 5 minutos, seguido de gradiente linear até H2O:ACN:TFA (35:65:0,1,

v:v:v) durante 60 min. A detecção foi a 216 e 280 nm, o fluxo foi de 3,0 mL.min-1

3.2.9 Preparação das Vesículas Unilamelares Grandes (LUVs)

e as

corridas foram conduzidas à temperatura ambiente. A identidade do peptídeo

purificado e o grau de pureza foram verificados por espectrometria de massas (MS),

em modalidade MALDI-ToF, com o emprego de ácido α -ciano-4-hidroxicinâmico

como matriz. Os espectros foram adquiridos em espectrômetro de massa modelo

Ultraflex III ToF-ToF (Bruker Daltonics, Bilerica, Estados Unidos), em modo refletido.

A fragmentação do peptídeo por MS/MS foi conduzida por meio da metodologia

LIFT™ (Suckau et al., 2003).

Para preparação das vesículas pesa-se a quantidade necessária de lipídio em

um tubo de ensaio de fundo largo. Os lipídios são dissolvidos em diclorometano e a

eliminação do solvente é feita com um fluxo contínuo de N2

Os tubos contendo o filme lipídico são colocados em um sistema de vácuo por

1 h para evaporação de resíduos de solvente orgânico. A seguir adiciona-se 500 µL

do tampão ou da solução contendo CF ou PTS ao tubo, e a suspensão é agitada até

o descolamento completo do lipídio do tubo. Na suspensão formada temos as MLVs,

grandes vesículas multilamelares com diversos diâmetros.

, com rotação do tubo

para formação do filme lipídico fino (Figura 12).

Para formar vesículas unilamelares e uniformizar o seu diâmetro, a

suspensão foi extrusada, processo no qual a suspensão lipídica é forçada a

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42

atravessar uma membrana de policarbonato com poro de diâmetro conhecido

(Patty, et al., 2003).

Figura 12 - Representação esquemática da preparação de LUVs e SUVs (vesículas unilamelares pequenas). Em A o filme lipídico aderido ao tubo de ensaio (Ahyayauch, et al., 2006).

Nos experimentos descritos aqui utilizamos duas membranas com poros de

100 nm de diâmetro, que são colocadas no centro do extrusor (LiposoFast, Avestin

Inc.), entre duas placas de teflon com um furo no centro (Figura 13). A suspensão

lipídica é colocada em uma das seringas e forçada a atravessar a membrana

passando de uma seringa para outra por um número impar de vezes (em nosso

trabalho fizemos onze passagens) (Figura 13). Esse processo deve ser realizado em

uma temperatura acima da de transição de fase do lipídio. Após o processo de

extrusão, o diâmetro das vesículas foi determinado por medidas de espalhamento de

luz dinâmico (DLS) obtendo-se LUVs com um diâmetro médio em torno de 100 nm.

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43

Figura 13 – Extrusor utilizado para a obtenção de LUVs (Ahyayauch, et al., 2006).

3.2.10 Fluorescência

Quando uma molécula no seu estado fundamental de energia é excitada, ela

irá para qualquer nível vibracional de um estado excitado (Figura 11, estado

fundamental representado por S0, estado excitado representado por S1 e S2

Diversos eventos podem resultar da perda de energia por calor. A molécula

pode, por exemplo, perder energia o suficiente para voltar ao estado fundamental,

liberando um fóton, fenômeno esse que é chamado de fluorescência, representado

pela seta vermelha da Figura 14.

). Após

esse processo, há perda de energia na forma de calor, ocasionando a passagem

dos elétrons para níveis vibracionais menos energéticos e conversões internas entre

os estados vibracionais (setas amarelas).

As moléculas também podem perder energia passando do estado S1 para um

estado tripleto excitado (T1), através de um cruzamento inter-sistema (seta azul

escura, Figura 11). Ainda é possível perder energia partindo desse estado para o

estado fundamental (S0

Além disso, partindo de S

). Esse fenômeno é chamado de fosforescência (seta rosa).

1, as moléculas podem perder energia numa forma

não radioativa, voltando ao estado fundamental sem emissão de fóton (seta laranja).

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44

O diagrama de Jablonski (Figura 14) representa todos esses fenômenos

descritos que competem entre si havendo preferência pelo que possui menor tempo

de vida (Lakowicz, 1999).

3.2.11 Supressão de Fluorescência

A supressão da fluorescência pode ocorrer por mecanismos colisional

dinâmico ou estático. A supressão colisional dinâmica ocorre quando o fluoróforo, no

estado excitado, é desativado após contacto com o supressor em solução, sem que

ocorra alteração química. Já a supressão estática ocorre quando o fluoróforo, no

estado excitado, retorna ao estado fundamental através da formação de uma ligação

eletrônica com seu supressor. A diminuição da intensidade de fluorescência

colisional é descrita pela equação de Stern-Volmer (Lakowitcz, 2006) (Equaçao 01).

F0/F= 1 + kqτ0[Q] = 1 + KD

Onde F

[Q] Equação 01

0 e F são as intensidades de fluorescência na ausência e na presença

do supressor, respectivamente, kq é a constante de supressão bimolecular, τ0 é o

tempo de vida do fluoróforo na ausência do supressor e [Q] é a concentração do

supressor. A constante de supressão de Stern-Volmer é dada por KD = kqτ

O gráfico de F

0.

0/F em função da [Q] intercepta o eixo y em 1 e a sua

inclinação corresponde, portanto, ao KD. A concentração de supressor necessária

para suprimir 50 % da intensidade de fluorescência do fluoróforo é dada por KD-1

onde F0/F é igual a 2 (Lakowitcz, 2006).

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45

Figura 14– Diagrama de Jablonski. Representação dos processos de absorção (seta verde) e relaxação de uma molécula e seus tempos característicos. Figura extraída e modificada de (Lakowics, 1999).

No caso da 5(6)-carboxifluoresceína, CF, o mecanismo de auto-supressão

ocorre por transferência de energia entre os monômeros de CF no estado excitado

através de colisões com outros monômeros e com dímeros não fluorescentes em

altas concentrações do fluoróforo (> 50 mM). Em menores concentrações, o

encontro de moléculas ocorre com menor frequência e portanto o fenômeno de auto-

supressão não acontece.

3.2.12 Preparação de LUVs contendo 5(6)-carboxifluoresceína

Os filmes lipídicos, com as composições lipídicas a serem estudadas, foram

hidratados com tampão Tris-HCl 10 mM, pH 8, contendo 50 mM de CF. Prepararam-

se suspensões de LUVs a partir de filmes de 6,5 mg de lipídeo total e 0,5 mL de

tampão, resultando numa concentração final de fosfolipídios de 17 mM em média

(concentração após dosagem de fosfato inorgânico). Os tubos foram agitados num

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vórtex até descolamento total dos lipídios da parede formando a suspensão. As

vesículas formadas dessa maneira eram multilamelares (MLVs). As MLVs foram

extrusadas utilizando–se duas membranas de 100 nm de poro (ver detalhes na

metodologia).

Depois da extrusão, a suspensão das LUVs contendo CF (0,5 mL) foi

passada por uma coluna de Sephadex G-25 (ver abaixo), utilizando-se tampão de

Tris-HCl 10 mM, pH 8, NaCl 300 mM como eluente, para que a força iônica dentro e

fora das vesículas fosse igual. As LUVs contendo CF são eluídas no volume vazio

da coluna (Vo) enquanto a CF livre sai no volume interno da coluna (Vi). As

vesículas foram recolhidas num único tubo (aproximadamente 2 mL) e a

concentração final de fosfolipídio era, em geral, 2 mM. As LUVs foram mantidas em

banho de gelo até a sua utilização. A estabilidade destas vesículas a 8 0

A Sephadex-G25 foi hidratada previamente no tampão de eluição da coluna,

foi deaerada e, após montagem de coluna (0,8 cm de diâmetro x 20 cm de altura),

foi saturada com uma suspensão de vesículas de mesma composição das utilizadas

na preparação com CF porem preparadas no tampão de eluição da coluna por

sonicação por 20 min em banho de gelo.

C é de cerca

de 24 h.

3.2.13 Cinética de Vazamento das LUVs com Carboxifluoresceína

Todas as cinéticas foram realizadas a 30 0C. No tempo zero, uma alíquota

das LUVs contendo CF (em geral 5 µL de uma solução 2 mM em lipídio) foi

adicionada a uma cela de fluorescência contendo 500 µL de tampão e, no tempo de

100 s, foi feita a adição de BP100. As alíquotas de BP100 adicionadas eram da

ordem de 5 µL e adicionou-se no máximo 50 µL de BP100 de uma solução estoque

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47

da ordem de 200 µM (concentração final de 20 µM na cela). A CF foi excitada em λ=

490 nm e monitorada em λ= 520 nm (Chen & Knutson, 2004).

A cinética de aparecimento de fluorescência foi seguida até 3.000 s. Após

esse tempo, adicionou-se 5 µL de Polidocanol 10 % v/v para se obter o rompimento

total das vesículas e obter a fluorescência máxima para o cálculo da porcentagem

de vazamento.

A porcentagem de vazamento em cada cinética foi calculada utilizando-se a

equação 2, onde I0 é a intensidade de fluorescência inicial antes da adição de

peptídeo, (após 100 s de cinética), I(t) é a fluorescência no tempo escolhido, após

adição do peptídeo, e Itot

é a fluorescência total após adição de detergente.

% Vazamento = 0

)(

IIII

tot

ot

−. 100 Equação 2

3.2.14 Estudo da supressão de fluorescência de Pireno Tetrasulfonato

de Sódio (PTS) por Metilviologênio (MV)

Utilizamos o par fluoróforo/supressor PTS (1,3,6,8 – Pireno tetrasulfonato de

sódio)/MV(Metil Viologênio) (Figura 15) uma vez que ele permite observar o

vazamento das LUV em baixa força iônica.

Para se determinar a concentração de MV adequada para suprimir a

fluorescência do PTS registramos os espectros de emissão do PTS na ausência e

presença de diferentes concentrações de seu supressor.

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48

Figura 15. A) Estruturas do 1,3,6,8 – Pireno tetrasulfonato de sódio (PTS) e B) Cloreto de 1,1’-dimetil-4,4’-bipiridínio (Metil Viologênio - MV).

Uma amostra de 3 mL de PTS (1,7 x 10-7 mol. L-1) em tampão acetato 0,01

mol x L-1 pH 5,1 foi transferida para uma cubeta de quartzo fluorescência e excitada

em 350 nm. O espectro de emissão foi registrado em uma faixa de comprimento de

onda de 350 a 500 nm. A maior intensidade de fluorescência foi observada na

ausência de supressor com dois picos mais intensos, em 381 nm e em 400 nm. Com

a adição do MV observa-se uma gradual redução da intensidade de fluorescência

dependente da concentração do supressor, Figura 16.

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49

350 400 450 500

0

2000

4000

6000

8000

Fluo

recê

ncia

rela

tiva,

U.a

.

Comprimento de onda (nm)

Figura 16 – Espectros de emissão do PTS (1,7 x 10-7 mol.L-1) em tampão acetato 0,010 mol.L-1, pH 5,1. λexc = 350 nm. MV (mol.L-1): () 0; () 1,7 x 10-5; () 5,0 x 10-5; () 8,3 x 10-5; () 1,1 x 10-4; () 1,5 x 10-4; () 1,8 x 10-4; () 2,4 x 10-4; () 3,1 x 10-4; () 3,7 x 10-4; () 4,3 x 10-4; () 5,1 x 10-4; () 5,8 x 10-4;() 7,3 x 10-4; () 1,0 x 10-3; () 3,0 x 10-3

.

Na Figura 17 está o gráfico da intensidade de fluorescência a 400 nm do PTS

vs [MV]. Pode-se observar o decaimento exponencial da intensidade de

fluorescência do PTS em função da concentração do MV. Observamos que, em 1 x

10-3 mol.L-1

de MV, aproximadamente 85% da fluorescência do PTS é suprimida.

Concentrações maiores do PTS contribuem pouco para o decréscimo da intensidade

de fluorescência mas aumentam muito a força iônica da meio. Como o objetivo

destes experimentos é usar força iônica baixa, estabelecemos a concentração de 1

mM de MV como adequada para verificar o vazamento de PTS.

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50

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025 0,00300

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Fluo

recê

ncia

rela

tiva

(400

nm

)

[Metil viologênio], mol.L-1

Figura 17 - Intensidade de fluorescência do PTS (400 nm) em função da concentração do MV.

O gráfico da intensidade de fluorescência do PTS em função da concentração

do supressor segundo a equação de Stern-Volmer é linear e intercepta o eixo Y em

1 (Figura 18).

0.0000 0.0005 0.00100

1

2

3

4

5

6

Fo/F

[metil viologênio], mol.L-1

Figura 18 - Gráfico de Stern-Volmer. Razão das intensidades de fluorescência do PTS em função da concentração de MV.

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51

Portanto, a concentração de MV necessária para suprimir metade da

intensidade de fluorescência do PTS (1,7x 10-7 mol x L-1) em tampão acetato 0,01

mol x L-1 pH 5,1 é de 2,34 x 10-4 mol x L-1

3.2.15 Preparação de LUVs com Pireno Tetrasulfonato de Sódio (PTS)

. Estes experimentos foram realizados por

Thiago Benz Pisco e Katia Regina Perez em nosso laboratório.

Uma solução de PTS 0,001 M em água foi adicionada aos filmes lipídicos (em

geral 0,5 mL para 6,5 mg de lipídio). Os tubos foram agitados até descolamento total

dos filmes da parede e posteriormente foram colocados em banho de gelo seco e

álcool até congelamento, alternando com banho a 37° C até descongelamento, por 5

vezes. Depois desta etapa as vesículas foram extrusadas por duas membrana de

poro de 100 nm e a separação das LUVs contendo PTS da sonda externa foi feita

através de cromatografia por Sephadex G-25, eluindo-se as LUVS com tampão Tris

HCl 20 mM, pH 8 (ítem 3.3.1 da metodologia). O volume de LUVs recolhido era de

cerca de 1 ml e a concentração de lipídio era, em geral, de 2 mM.

3.2.16 Cinética de vazamento de LUV contendo PTS em presença de

Metilviologênio.

Os experimentos de vazamento das LUV contendo PTS foram realizados a 30

°C e a fluorescência foi monitorada continuamente em 382 nm (λex= 350 nm).

Alíquotas de 5µL das LUVs com PTS eluídas da coluna de Sephadex-G25 foram

adicionadas a uma cubeta contendo 500 µL de MV 1 mM (Figura 17 B) em tampão

TRIS HCl 20 mM pH 8.

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52

Ao final de cada experimento, a supressão de fluorescência máxima do PTS

encapsulado foi determinada após a adição de 10 µL de Polidocanol 10% (p/p) e a

porcentagem de vazamento foi calculada pela equação 03.

% Vazamento = [( I0 - I(t)) / ( I0 – Itot

)] . 100 Equação 03

Onde I0 é a intensidade de fluorescência inicial antes da adição de peptídeo

(após 100 s de cinética), I(t) é a fluorescência no tempo escolhido, após adição do

peptídeo, e Itot

3.2.17 Determinaçao da Mobilidade Eletroforética e Potencial Zeta

é a fluorescência total após adição de detergente.

Algumas partículas dispersas em um sistema aquoso podem adquirir uma

carga de superfície, principalmente através da ionização de grupos superficiais ou

adsorção de espécies carregadas do meio. Essas cargas superficiais modificam a

distribuição dos íons circundantes, resultando em uma camada ao redor da

partícula, que é diferente da solução.

Como

as partículas se movem em movimento browniano, esta camada ao

redor da partícula se move como parte dela. O potencial zeta é o potencial no ponto

limite desta camada, interface entre os íons adsorvidos na camada e a solução,

também chamado de “sliping plane”. A carga nesta interface é muito sensível à

concentração e ao tipo de íons em

solução (Figura 19).

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53

Figura 19. Esquema mostrando o plano da interface onde é medido o potencial zeta de uma partícula carregada negativamente. A primeira camada de íons adsorvidos, chamada de Stern Layer, é onde se encontram os íons positivos, que se movem com a partícula, representada em azul escuro. O “slipping plane” é o plano em que há o movimento de íons, representado em azul claro. Essas duas camadas são chamadas de “Electrical double layer” ou dupla camada elétrica.

O potencial zeta é uma das principais forças que permeiam as interações

interpartículas. Partículas com um elevado potencial de mesma carga, positiva ou

negativa, irão se repelir. Convencionalmente, um potencial zeta elevado em módulo

de 30 mV seria considerado como um potencial zeta elevado. Para que moléculas e

partículas, que são pequenas o suficiente e de densidade consideravelmente baixa,

se mantenham em suspensão, um alto potencial zeta confere estabilidade, ou seja,

a solução ou dispersão irá resistir a agregação das partículas.

A medida é feita através da aplicação de um campo elétrico através da

dispersão. As partículas dentro da dispersão com um potencial de superfície irão

migrar para o eletrodo de carga oposta, com uma velocidade proporcional à

magnitude do seu potencial zeta. A velocidade da partícula nesse campo elétrico é

medida através da técnica de anemometria laser Doppler. A mudança de freqüência

ou fase de um feixe de laser incidente nessas partículas em movimento é medido

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54

como a mobilidade das partículas (mobilidade eletroforetica) e esta mobilidade é

convertida para o potencial zeta, introduzindo a viscosidade do dispersante e a

aplicação das teorias Smoluchowski ou Huckel

A relação entre a mobilidade eletroforetica e o potencial zeta é dada pela

equação 4 (aproximação de Smoluchovski):

. Neste projeto foram utilizados os

valores obtidos do aparelho Zetasizer Nano em mobilidade eletroforética (Zetasizer

manual - Equação 4).

UE

= 2εzf(ka)/3η Equação 04

Aonde o UE

3.2.18 Determinação do Diâmetro Hidrodinâmico

é a mobilidade eletroforetica, ε é a constante dieletrica, f (ka) é a

funçao de Henry e η é a viscosidade.

Partículas suspensas num meio líquido nunca estão em estado estacionário,

possuindo movimento constante. Esse movimento, chamado de movimento

Browniano, ocorre devido à colisão das moléculas do líquido que circundam a

partícula. Pequenas partículas se movem mais rapidamente que partículas maiores.

A relação entre o tamanho e a velocidade do movimento Browniano da partícula é

definida pela Equação de Stokes-Einstein.

Partículas pequenas, quando iluminadas, possuem a característica de

espalharem luz, caracterizando o movimento Browniano. Assim, o espectro de luz

que atravessa essa amostra será composto de áreas claras e escuras onde não há

luz detectada. As áreas claras ocorrem onde o espalhamento de luz causado pelas

partículas e possuem a mesma fase de onda, resultando numa interferência

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55

construtiva. As áreas negras ocorrem onde as ondas de luz, causadas pelo

espalhamento, são destrutivas e cancelam umas as outras.

O pontilhado resultante das áreas claras e escuras causadas pelo

espalhamento de luz que atravessa uma suspensão se moverá devido ao

movimento das partículas variando com certa intensidade e irá caracterizar esse

movimento com uma flutuação da intensidade.

O aparelho Zetasizer faz medidas de espalhamento de luz dinâmico, o qual

mede o movimento Browniano e o relaciona com o tamanho das partículas pela

relação de Stokes-Einstein. Essa medida é feita com a iluminação das partículas

com um laser e analisa a intensidade de flutuação do espalhamento de luz. O

aparelho possui um correlador que mede o grau de similaridade entre dois sinais

num período de tempo. A função de correlação varia conforme o tamanho da

partícula, e assim que a função de correlação é medida, essa informação é utilizada

para calcular a distribuição de tamanhos.

As medidas de mobilidade eletroforética assim como de diâmetro

hidrodinâmico foram feitas a partir da mesma suspensão na mesma cubeta, logo

depois da adição do BP100.

3.2.19 Preparação das LUVs para os experimentos de diâmetro

hidrodinâmico e mobilidade eletroforética

Os filmes lipídicos de 6,5 mg foram suspendidos em 0,5 mL de tampão de

TRIS HCl 0,01 M pH 8, agitados até descolamento total do lipídio da parede do tubo

de ensaio para o tampão e após esse processo foi feita a extrusão com uma

membrana de poro de 100 nm.

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56

Para as medidas de mobilidade eletroforética e de diâmetro cerca de 5-10

µL de suspensão lipídica (concentração inicial de 5 mM, em média) foi adicionada a

uma cubeta de acrílico e completou-se o volume com tampão para 1mL.

As primeiras medidas de cada preparação foram feitas sem adição de

BP100 e, em seguida, foram adicionadas alíquotas de peptídeo, com concentração

final de 1 µM de BP100 a cada adição, até se alcançar uma concentração final de 25

µM de peptídeo na cela.

As condições e parâmetros utilizados para os experimentos foram:

1- Água como dispersante, indice de refração 1,33; viscosidade 0,792 cP,

constante dielétrica 76,8 e temperatura de 30 0

Após os experimentos foi feita a dosagem de fosfato inorgânico como já

descrito anteriormente no item 4.2.2 para determinação da concentração real de

lipídios na suspensão e cálculo da relação de peptídeo/lipídio.

C. Foram feitas em geral 3 corridas

por amostra tanto para as medidas de mobilidade eletroforetica quanto para as de

diâmetro e o resultado é a media dos 3 valores.

3.2.20 Dicroísmo Circular

Moléculas que possuem diversos centros quirais, como proteínas e peptídeos,

podem interagir com a luz incidente e alterar sua polarização. Assim, a técnica de

dicroísmo circular (CD) utiliza esse efeito para determinar a estrutura secundária de

proteínas, peptídeos e ácidos nucleicos (Kelly, et al., 2005).

A técnica do dicroísmo consiste na absorção por uma molécula de uma luz

circularmente polarizada. A luz circularmente polarizada é composta por uma

componente que gira em sentido anti-horário (L) e outra que gira no sentido horário

(R), as duas de mesma magnitude (Figura 19)

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57

Quando essa luz passa pela amostra, as componentes R e L são absorvidas,

na mesma proporção, não é gerado nenhum sinal de CD. Porém, quando existe uma

diferença de absorção das duas componentes R e L, o sinal de CD é diferente de

zero (Kelly, et al., 2005) (Figura 20).

O equipamento JASCO J-810 mede a diferença de absorção entre as duas

componentes R e L (Equação 5). Alguns equipamentos apresentam os dados em

elipticidade dicróica ([ϴ]), que é definida pela relação: 1tan baθ− = , onde a razão

ba é a relação entre o menos e o maior eixo da elipse (Kelly, et al., 2005).

( ) ( ) ( )L RA A Aλ λ λ∆ = − Equação 05

Figura 20. Luz circulamente polarizada da técnica de CD. (a) As componentes L e R polarizadas circularmente a um plano de radiação, são duas componentes representadas com a mesma amplitude após atravessar uma amostra não quiral, gerando um plano polarizado de radiação (somatória dos vetores representado pela seta mais grossa, calculado pela somatória de vetores - linhas pontilhadas) (b) As componentes de diferentes magnitudes depois que atravessam uma amostra quiral, geram uma resultante elipticamente polarizada (linha pontilhada) (Kelly, et al., 2005).

Os dados de CD podem ser apresentados em diferença de absorbância (ΔA),

elipticidade dicróica e elipticidade molar. Neste dissertação, os resultados foram

transformados os valores de diferença de absorbância em elipticidade molar

(Equação 06), onde ϴλ é a diferença de absorbância dada pelo aparelho, m é a

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concentração em molar e d é o caminho óptico da cubeta (utilizado 0,5 mm) (Kelly,

et al., 2005).

[ϴ]molar,λ = 100 x ϴλ / m x d

Equação 06

Os tipos de gráficos que podem ser obtidos pelo espectro de CD, devido às

diferentes estruturas existentes em moléculas quirais, como as proteínas, estão

representados na Figura 13. Há diferentes tipos de estrutura secundária em

proteínas. Na Figura 20 a linha preta, por exemplo, representa uma estrutura em α -

hélice, com duas bandas negativas em 208 e 222 nm e uma banda positiva em

198nm.

Uma estrutura em β antiparalela é representada pelo gráfico de linha

vermelha com um pico positivo em 195nm e um negativo em 217nm. Além dessas

estruturas mais conhecidas ainda existem as estruturas estendidas, de tripla hélice e

desnaturada representada pelo colágeno (Figura 21).

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59

Figura 21 – Espectro de CD de α - hélice (α - helix), folha - β (β-sheet) e estrutura, β turns, Prolina e desordenada (Coil). Figura extraída de http://www.photophysics.com/secondarystructure.php.

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60

3.2.21 Preparação das amostras para o Dicroísmo Circular, CD:

Os espectros de CD foram feitos com acúmulo de 4 varreduras (50 nm/s) de

190 a 250 nm em água a 25ºC, numa cubeta de quartzo de caminho óptico de 0,5

mm, com aproximadamente 300 µL de volume. Dos espectros com LUVs e peptídeo

foi subtraído o das LUVs em água.

As análises de dicroísmo circular foram feitas primeiramente com soluções

de BP100 em água. Várias concentrações de peptídeo foram utilizadas para análise

de qual concentração seria suficiente para resultar num bom sinal no aparelho entre

190 e 250 nm. A concentração de 50 µM de BP100 se pareceu mais adequada para

a posterior medida com as adições de lipídio. O espectro da água pura foi feito e

subtraído de todas as medidas nas várias concentrações do peptídeo.

As LUVs foram feitas com 3 mg de lipídeo em 1 mL de água, Para cada

solução LUVs na concentração adequada na cela de CD era feito um espectro. Em

seguida adicionava-se à cela cerca de 50 µL de BP100 280 µM para um volume final

de 300 µL. As medidas de CD de cada preparação de LUVs e em diferentes

concentrações foram feitas independentemente e o espectro obtido das vesículas foi

subtraído das medidas de BP100 com as respectivas LUVs. Várias composições

lipídicas foram analisadas e em diferentes razões peptídeo/lipídeo. Este trabalho foi

realizado com a colaboração do Prof. Dr. Antonio de Miranda, e da sua aluna

Tatiana M. Domingues do INFAR/UNIFESP.

As medidas foram feitas imediatamente após a adição do BP100 às

suspensões lipídicas.

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61

3.2.22 Preparação de Vesículas Unilamelares Gigantes (GUVs)

As GUVs foram preparadas em colaboração com a Profa. Dra. Karin do A.

Riske da UNIFESP utilizando-se o processo de eletroformação (Angelova e Dimitrov,

1986). A metodologia se inicia com o espalhamento de 10 µL de uma suspensão

lipídica em clorofórmio (2 mg/ml) sob duas lâminas de microscópio recobertas com

um polímero de óxido de estanho dopado com flúor, que conduz corrente elétrica

(Figura 23 a). O clorofórmio foi evaporado com um fluxo de nitrogênio formando um

filme lipídico (Figura 23 b). As lâminas foram colocadas com as superfícies

condutoras voltadas uma para a outra, separadas por uma moldura de teflon de 2

mm de espessura (Figura 23 c). A câmara formada foi preenchida com uma solução

aquosa de sacarose 0,2 mol.L-1 (Figura 21 d) e conectada a um gerador de corrente

alternada onde foi aplicada uma diferença de potencial de 1 V com uma freqüência

de 10 Hz durante 1 hora (Figura 23 e). Após este período, a suspensão de GUVs foi

coletada e diluída ~10 vezes em uma solução aquosa de glicose 0,2 mol.L-1

A diluição em glicose confere um alto contraste óptico às vesículas quando

observadas por contraste de fase, devido à diferença de índice de refração das

soluções de sacarose e glicose. Além disso, pelo fato de a sacarose ser mais densa

que a glicose, as vesículas sedimentam-se, facilitando sua observação por

microscopia óptica. A Figura 22 mostra uma GUV com sacarose dentro e glicose

fora visualizada por contraste de fase, onde os tons de cinza de dentro e de fora das

GUVs são diferentes.

para

manter a mesma pressão osmótica (Riske e Dimova, 2005). As osmolaridades das

soluções de glicose e sacarose eram idênticas.

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62

Figura 22 – Modelo de visualização das GUVs pelo contraste de fase.

Figura 23 – Esquema das etapas da fabricação de GUVs pelo método de eletroformação. a) Espalhamento de 10 µL de uma suspensão lipídica em clorofórmio (2 mg/ml) sob duas lâminas de microscópio recobertas com um polímero de óxido de flúor, que conduz corrente elétrica, b) O clorofórmio foi seco sob um fluxo de nitrogênio formando um filme lipídico, c) As lâminas foram colocadas com as superfícies condutoras voltadas uma para a outra, separadas por uma moldura de teflon de 2 mm de espessura, d) A câmara formada foi preenchida com uma solução aquosa de sacarose 0,2 mol.L-1, d) A câmara preenchida foi conectada a um gerador de corrente alternada onde foi aplicada uma diferença de potencial de 1 V com uma freqüência de 10 Hz durante 1 hora.

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63

3.2.23 Microscopia Óptica

As observações de GUVs foram feitas em um microscópio invertido Zeiss

Axiovert 200 (Jena, Germany) equipado com objetivas de contraste de fase com

aumento de 20 x, 40 x e 63 x, uma câmera digital Zeiss AxioCam HSm e um sistema

de injeção e micromanipulação do Laboratório de Biomembranas da Unifesp, sob

responsabilidade da Profa. Dra. Karin A. Riske.

Dois protocolos experimentais diferentes foram utilizados. No primeiro, uma

vez determinado o campo de visualização contendo uma ou mais GUVs, uma

solução do peptídeo BP100 (0,5-1x10-4 mol.L-1

O microscópio Zeiss, que pertence ao Laboratório de Cristalografia do IFUSP,

possui um sistema de micropipeta acoplado (Sutter Instrument). Esse sistema

permite que, através de uma micropipeta de vidro, uma solução seja injetada nas

vizinhanças das GUVs, enquanto que estas são observadas pelo microscópio óptico.

Isso permite que qualquer alteração na bicamada lipídica, devido a essa injeção,

seja observada e gravada. O sistema de injeção está representado na Figura 24.

) foi injetada com o auxílio de uma

micropipeta de aproximadamente 15 μm de diâmetro, conforme representado na

Figura 23.

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Figura 24 – Representação esquemática da injeção de solução ao redor das GUVs. A GUV é representada pelo circulo vermelho, a solução está em laranja, a lamínula em azul, a micropipeta em cinza e a objetiva em verde.

No segundo arranjo, a cela de observação foi preenchida com uma solução

de 10-50 µM de BP100 preparada em 0,2 M glicose. Em seguida, 5 µL da

suspensão de GUVs preparadas em sacarose foi adicionada à cela e a filmagem foi

rapidamente iniciada.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Estudo da cinética de vazamento de LUVs contendo 5(6)-carboxifluoresceína (CF)

O objetivo desta série de experimentos foi verificar a relação entre a carga

das vesículas e as propriedades de permeabilização da bicamada pelo BP100.

As LUVs contendo CF foram preparadas como descrito em Métodos. As

concentrações de lipídio finais na cela de fluorescência são fornecidas na legenda

das figuras bem como a razão molar de peptídeo/lipídeo em cada experimento. O

BP100 foi adicionado na cela após 100 s em todos os experimentos. O polidocanol

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65

foi adicionado em tempos diferentes, dependendo da cinética, sendo em geral após

3.000 s. A adição pode ser observada pelo salto de fluorescência que aparece no

traçado de fluorescência vs tempo em cada figura. As concentrações de BP100

utilizadas nesta série de experimentos estão na Tabela 2.

4.1.4 Estudo do efeito de BP100 em LUVs de PC 100%.

O primeiro experimento foi verificar se as LUVs de PC 100 % contendo CF

eram estáveis durante tempo de estudo. A fluorescência de vesículas de PC 100%

contendo CF foi monitorada por 1.700 s (Figura 25 A). Observou-se um pequeno

aumento de fluorescência em função do tempo correspondendo, após 1.700 s, a 1,5

% do total de fluorescência obtida após a adição de polidocanol. Portanto as

vesículas eram estáveis o suficiente para estudarmos a atividade do BP100. É

importante salientar que o meio externo das LUVs continha Tris/HCl 0.01 M pH 8 e

NaCl 0,3 M, portanto com alta força iônica.

O efeito da concentração de BP100 sobre o vazamento de LUVs com 100 %

de PC foi estudado mantendo-se fixa a concentração de LUVs em cada experimento

e variando-se a concentração de peptídeo. Para cada concentração de peptídeo

utilizada monitorou-se o aumento de fluorescência da CF em função do tempo

(Figura 25 A).

Estudou-se o efeito de BP100 no vazamento de CF nas razões molares de

peptídio:lipídio (pep:lip) entre 0,046 e 0,46. Observou-se que o BP100 induziu um

aumento linear da intensidade de fluorescência em função do tempo, que foi tanto

maior quanto maior a concentração do peptídeo (Figura 25 A). A menor

concentração de peptídio utilizada foi de 1 µM, que está abaixo da menor MIC do

BP100 descrita por Ferre et al. 2009, que é de 2,5 µM. Essa concentração

corresponde a uma relação pep:lip de 0.046 no experimento da Figura 24 A (ver

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dados na Tabela 2). A maior [BP100] utilizada foi de 10 µM (um pouco acima da

maior MIC de 7,5 µM) que corresponde uma razão pep:lip de 0,46 (linha azul clara,

Figura 25 A). A concentração de fosfolipídio utilizada nestes experimentos foi 21,3

µM. Como cerca de 50 % dos lipídios estão na face externa e 50 % na face interna

das LUVs, a razão pep:lip é próxima de 1 (0,92) quando usamos 10 µM de BP100,

ou seja, 1 peptídeo para cada fosfolipídio da face externa das LUVs.

A velocidade de vazamento de CF, para todas as razões pep:lip estudadas, é

ligeiramente maior do que na cinética controle sem o peptídeo (Figura 25 A, linha

negra). As porcentagens de vazamento das vesículas, calculadas após 2.500 s, em

função da relação peptídeo/lipídeo são mostradas na Figura 25 B. Observa-se nessa

figura que, mesmo utilizando concentrações de BP100 maiores que a maior MIC, o

vazamento não passou de 14 % em 2.500 s. Portanto, o BP100 altera pouco a

permeabilidade da bicamada de vesículas de PC, até a concentração de BP100

usada, provavelmente porque a constante de associação do BP100 com as LUVs

com é muito baixa e a força iônica é muito alta, o que não favorece a ligação do

BP100.

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-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u. a

.

Tempo (s)

Razao pep/lip0 0,0460,230,350,46

A

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao pep/lip

B

Figura 25. Vazamento de CF de LUVs de PC 100 mol%. (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas relações peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. Nas cinéticas de 0 e 0,046 peptídeo/lipídeo a adição de polidocanol foi em 1700 s e nas demais após 3.000 s. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função das razões pep/lip, mol/mol, determinada em 2.500 s, exceto para zero e 0,046 pep:lip aonde o tempo utilizado para o cálculo foi em 1.500 s. A concentração de lipídio na cela foi 21,3 µM.

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68

4.1.5 Cinéticas de vazamento de CF de LUVs de PC:PG 9:1 com BP100.

Estudamos o efeito de BP100 no vazamento de CF em LUVs de PC:PG 9:1

mol/mol (Figura 26 A). Nas cinéticas com BP100, em razões pep:lip entre 0,05 e

0,13, a fluorescência aumentou linearmente em função do tempo. Notamos um

pequeno aumento de fluorescência imediatamente após a adição do BP100,

chegando a 15% de vazamento, o que é devido a uma alta concentração local do

peptídeo no momento da adição (Figura 26 A). Este efeito se repetiu nas demais

cinéticas.

Nas razões pep:lip acima de 0,22 observaram-se cinéticas bifásicas, da

variações de fluorescência vs tempo. Observou-se uma curva sigmoidal de

fluorescência vs tempo em razões pep:lip maiores (Figura 26 A). Calculamos a % de

vazamento após 2.500 s para todas as cinéticas e o gráfico de % vazamento vs

razão pep:lip é mostrado na Figura 25 B. Observa-se que a % de vazamento atinge

um valor máximo de 74% para a razão pep:lip de 0,44 diminuindo para razões mais

altas. Se considerarmos que a vesícula possui 50 % dos lipídios na face externa e

na interna, a razão 0,44 corresponde a uma razão pep:lip próxima de 1:1,

considerando-se apenas a concentração de lipídios fora das LUVs.

O efeito do BP100 no vazamento de CF com PC:PG 9:1 é significativamente

diferente do observado nas vesículas com 100 % PC. Aparentemente ocorre uma

organização do BP100 na membrana da vesícula, que é lenta, e que facilita o

extravasamento da CF para o meio.

Após a organização do BP100 na bicamada da membrana, ocorre uma

cinética rápida de vazamento de CF (“burst”). A fase lenta posterior pode ser

atribuída a cinética de passagem do BP100 de uma vesícula para outra.

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-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

100

200

300

400

500

600

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

u.a

.

Tempo (s)

Razao pep/lip 0 0,05 0,13 0,22 0,44 0,66 0,88

A

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao peptideo/lipidio

B

Figura 26. Vazamento de CF de LUVs de PC:PG 9:1 mol:mol. (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas razões peptídio/lipídio indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função das razões peptídio/ lipídio após 2.500 s. A concentração de lipídios foi de 11,3 µM.

4.1.6 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 8:2 com BP100.

Nas cinéticas de BP100 com LUVs de PC:PG 8:2 na razão 0,06 de

peptídeo/lipídio, o vazamento da CF das vesículas de PC:PG 8:2 foi igual ao do

experimento controle e a cinéticas foi linear. Nas razões pep:lip iguais ou superiores

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a 0,15 ocorreu um aumento não linear de fluorescência e nas razões de pep:lip de

0,3 e 0,4 observou-se uma cinética trifásica, apresentando uma etapa inicial de

vazamento de CF lenta seguida de etapas mais rápidas (Figura 27 A)

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

100

200

300

400

500

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao Pep/lip 0 0,06 0,15 0,3 0,4

A

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razمo peptideo/lipidio

B

Figura 27. Vazamento de CF de LUVs de PC:PG 8:2. (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas relações peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptídeo/lipideo. A concentração de lipídios foi de 16,4 µM.

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71

As porcentagens de vazamento também foram calculadas e, da mesma forma

que para as LUVs de PC:PG 9:1, observou-se um máximo de vazamento de CF com

a razão de 0,4 pep/lip (Figura 27 B). Aparentemente o excesso de BP100 quando a

vesícula tem carga negativa dificultou o vazamento de CF.

4.1.7 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 7:3 com BP100.

As cinéticas de vazamento de CF com as LUVs de PC:PG 7:3 foram muito

mais rápidas do que nas vesículas contendo menos PG. Na razão 0,04 de pep:lip, o

aumento da fluorescência vs tempo foi linear e parecido com a velocidade na

ausência de peptídeo. Porém, nas razões maiores, as cinéticas apresentaram

diversas fases e, na razão de apenas 0,21 pep/lip, o BP100 causou 80% de

vazamento de CF, diferentemente das LUVs de PC:PG 8:2 que, na mesma razão

pep/lip, chegou a uma porcentagem de vazamento de apenas 13,5 %. Este mesmo

fenômeno ocorre com razões maiores de pep/lip, chegando-se a obter praticamente

100 % de fluorescência após 2.500 s. Um vazamento de quase 100% foi observado

razão de 0,4 pep/lip, onde a concentração de BP100. Na Figura 28 B observa-se

que a % de vazamento aumenta com o aumento da relação pep/lip chegando a um

patamar.

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72

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

100

200

300

400

500

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao Pep/lip 0 0,04 0,106 0,212 0,31 0,4 0,85

A

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao peptideo/lipidio

B

Figura 28-Vazamento de CF de LUVs de PC:PG 7:3 mol:mol. (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas relações peptídio/lipídio indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptídio/lipídio em 2.500 s. A concentração de lipídios foi de 23,5 µM.

4.1.8 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 6:4 com BP100.

O efeito do BP100 no vazamento das LUVs contendo PC:PG 6:4 mol/mol foi muito

maior do que nas LUVs contendo menos PG. Na razão de 0,23 peptídeo/lipídeo

observou-se um comportamento sigmoidal na variação de fluorescência em função

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73

do tempo. Após 2.500 s houve aproximadamente 73 % de vazamento de CF (Figura

29 A e B). Nas razões peptídio/lipídio maiores que 0,23 as cinéticas foram

semelhantes, o comportamento bifásico ficou menos evidente, e obteve-se um

vazamento muito rápido CF chegando-se quase 100% de vazamento de CF após

500 s.

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

50

100

150

200

250

300

Inte

nsid

ade

de F

luor

esce

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao Pep/lip 0 0,09 0,23 0,47 0,71 0,95 1,9

A

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao peptideo/lipidio

B

Figura 29. Vazamento de CF de LUVs de PC:PG 6:4 mol/mol. (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas relações peptídio/lipídio indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptídeo/lipidio. A concentração de lipídios foi de 10,5 µM.

O gráfico da Figura 29 B mostra que na razão pep/lip de 0,5 todas as

cinéticas chegam ao máximo de fluorescência após 2500 s. Claramente o aumento

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74

de carga negativa das vesículas favorece a estruturação do BP100 na membrana

aumentando a eficiência do vazamento de CF.

4.1.9 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 1:1 com BP100.

Com LUVs de PC:PG 1:1 o vazamento de CF em função do tempo continuou

sigmoidal em algumas razoes peptídeo/lipídeo e a eficiência do BP100 é ainda maior

que nas LUVs com menos PG. Em 0,07 peptídeo/lipídeo, concentração de peptídeo

que corresponde ao ponto mínimo da MIC (de 2,5 µM de BP100), apresentou 42 %

de vazamento de 2500 s, e um comportamento nitidamente bifásico, com aumento

na taxa de vazamento a partir de 1200 s (Figura 30 A).

O vazamento de 100% de CF correspondeu a uma concentração de peptídeo

menor que o ponto máximo da MIC de 7,5 µM de BP100, pois a relação de 0,4

pep:lip equivale a 5 µM de BP100 na suspensão lipídica (Figura 30 B).

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75

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

100

200

300

400

Inte

nsid

ade

de F

luor

esce

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao Pep/lip 0 0,03 0,07 0,11 0,19 0,38

A

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao peptideo/lipideo

B

Figura 30. Vazamento de CF de LUVs de PC:PG 1:1 mol:mol (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas relações peptídio/lipídio indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptídio/lipidio. A concentração de lipídios foi de 11,3 µM.

4.1.10 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 4:6 com BP100.

Nas LUVs de PC:PG 4:6 mol/mol, na razão de 0,03 pep/lip observou-se uma

cinética linear com 11% de vazamento em 2500 s (Figura 31 A). Acima desta razão

as cinéticas apresentaram diversas fases e a % de vazamento aumentou. Nas

razões de 0,07 a 0,18 peptídeo/lipídeo o comportamento bifásico das cinéticas foi

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76

menos evidente e o vazamento muito rápido após 600 s de adição do BP100 (Figura

31 A e B). O gráfico de % vazamento vs pep:lip é quase linear.

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

50

100

150

200

250

300

350

400

inte

nsid

ade

de F

luor

esce

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao Pep/lip 0 0,03 0,07 0,15 0,18

A

-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao peptideo/lipideo

B

Figura 31. Vazamento de CF de LUVs de PC:PG 4:6 mol:mol (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas relações peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptídeo/lipideo. A concentração de lipídios foi de 13,2 µM.

4.1.11 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 3:7 com BP100.

Nas LUVs de PC:PG 3:7 observou-se diversas fases, tal como observado nas

LUVs com proporções menores de PG. As cinéticas se caracterizaram por um

aumento rápido de fluorescência após adição do BP100, e depois disso

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77

apresentaram uma diminuição na taxa de intensidade de fluorescência ou apenas

mantiveram uma fluorescência constante, como no caso da relação de 0,08

peptídeo/lipídeo. Nota-se também que a relação utilizada para obter 100% de

vazamento foi de 0,14, razão mais baixa do que foi necessária em LUVs de PC:PG

4:6 para obter a mesma porcentagem de vazamento (Figura 32 A e B). Nessas

vesículas, o menor valor da MIC, correspondente a 0,14 pep/lip ou 2,5 µM de

BP100, provocou 100% de vazamento de CF das vesículas (Figura 32 B).

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

100

200

300

400

500

Inte

nsid

ade

de F

luor

esce

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao Pep/lip 0 0,02 0,05 0,08 0,14

A

0,00 0,05 0,10 0,15

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao peptideo/lipideo

B

Figura 32. Vazamento de CF de LUVs de PC:PG 3:7 mol:mol. (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas relações peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptideo:lipídeo. A concentração de lipídios foi de 18,0 µM.

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78

4.1.12 Cinéticas de vazamento de CF de PC:PG 1:9 com BP100.

As LUVs de 90% de PG apresentaram cinéticas com uma velocidade baixa de

vazamento nas relações de 0,013 e 0,03 peptídeo/lipídeo e, depois em 1500 s, um

aumento de velocidade discreto, com uma porcentagem de vazamento de CF de 27

e 37% respectivamente (Figura 33 A e B). Com peptídeo/lipídeo de 0,04 a ação

imediata do BP100 causou 100% de vazamento para essa LUV o mesmo ocorrendo

em razões maiores de pep:lip (Figura 33 A e B).

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

100

200

300

400

500

600

700

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao Pep/lip 0 0,013 0,03 0,04 0,05 0,08 0,13

A

-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

Vaza

men

to

Razao peptideo/lipidio

B

Figura 33. Vazamento de CF de LUVs de PC:PG 1:9 mol:mol. (A) Cinética de vazamento de CF com a adição do BP100 nas razões peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptídeo/lipideo. A concentração de lipídios foi de 18,0 µM.

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79

4.1.13 Cinéticas de vazamento de CF de PG 100% com BP100.

Com LUVs de PG 100%, obteve-se 100 % de vazamento com uma razão 0,05

peptídeo/lipídeo (Figura 34 B), correspondendo a 1 µM de BP100, valor menor que a

menor MIC de 2,5 µM. Portanto, as outras razões de peptídeo/lipídeo estudadas

foram menores que 0,05. Essa foi a menor razão de peptídeo/lipídeo necessária

para obter 100 % de vazamento comparado a todas as outras LUVs já estudadas.

Em apenas 0,004 pep/lip o aumento da intensidade de fluorescência ocorreu

rapidamente logo após a adição do BP100 até 500 s, depois a velocidade de

vazamento foi mais lenta, entre 500 s a 2000 s e a partir desse tempo a cinética

atingiu 100% de vazamento (Figura 34 A). Nas demais razões pep:lip todas as

cinéticas foram não lineares, com aumento rápido de fluorescência e chegada a

100% de vazamento após 3.500 s (Figura 34 A e B).

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80

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

100

200

300

400

500

600

700

In

tens

idad

e de

Flu

ores

cênc

ia, u

.a.

Tempo,s

Razao Pep/lip 0 0,004 0,0125 0,025 0,05

A

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao peptideo/lipideo

B

Figura 34. Vazamento de CF de LUVs de PG 100 %. (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs por adição de BP100 nas razões peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptídeo:lipídeo. A concentração de lipídios foi de 20,0 µM.

Para verificar o efeito da carga na % de vazamento de CF fizemos o gráfico

de % vazamento vs razão [PG]/[Lipidio Total] na razão fixa de [BP100]:[lipídio] de

0,2, após 2.500 s (ou 0,4 considerando-se apenas a concentração de lipídios na face

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externa da vesícula) (Figura 35). Verifica-se que o vazamento é acelerado a partir

de 20 % de PG. Quanto maior a razão peptidio/lipidio, menor a % de carga negativa

necessária para acelerar o vazamento.

[PG]/[Lipídio Total]

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

% V

azam

ento

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Figura 35. Vazamento de CF de LUVs após 2.500 s na razão BP100:lipídio de 0,2 em função da razão PG/lipídio total.

4.2 Efeito de BP100 na Cinética de Vazamento de CF de LUVs contendo Colesterol

4.2.4 LUVs de PC:Colesterol 63:37

Os experimentos feitos com LUVs contendo colesterol foram comparados aos

experimentos com LUVs de PC 100% e PC:PG 4:6.

Em LUVs de PC:colesterol 63:37, as cinéticas de vazamento de CF

apresentaram um comportamento linear em todas as relações de peptídeo/lipídeo

estudadas com vazamento pequeno, semelhante ao das LUVs de PC 100% (Figura

54 A). A porcentagem de vazamento de CF após 2.500 s foi de 5 a 15% no ponto

com maior [BP100] (10 µM de BP100), exceto na relação de 0,35 pep/lip aonde

houve cerca de 27% de vazamento (Figura 36 A e B). Não está claro porque houve

o aparecimento desse máximo de vazamento. A presença do colesterol não causou

interferência significativa na ação do BP100 e o efeito do peptídeo no vazamento de

CF foi semelhante ao observado com LUVs contendo apenas PC.

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82

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

50

100

150

200

250

300

350

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u. a

.

Tempo, s

Razao pep/lip 0 0,14 0,35 0,71 1,07 1,4

A

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Razao peptideo/lipidio

B

Figura 36. Vazamento de CF de LUVs de PC:colesterol 63:37. (A) Cinética de vazamento de CF das LUVs com adição do BP100 nas relações peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF em função da razão peptídeo/lipideo. A concentração de PC é 4,3 µM e a de colesterol 2,5 µM.

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83

4.2.5 Cinética de LUVs de PG:colesterol 64:36 com BP100

Na cinética com LUVs de PG:Col 6:4, na razão de pep/lip de 0,125, a porcentagem

de vazamento foi praticamente 100 % até 250 s depois da adição do BP100. Nas

razões peptídeo/lipídeo menores, houve um vazamento rápido e depois um aumento

lento de fluorescência em função do tempo 250 s (Figura 37 A e B). Entretanto, o

máximo de fluorescência não foi atingido nas razões menores de pep:lip. O perfil das

cinéticas não é bifásico, como observado com as LUVs de PC:PG 4:6. A Figura 37 A

mostra a cinética de PG:Col 64:36, e na Figura 37 B a porcentagem de vazamento

em diferentes concentrações de BP100 após 2.500 s. Observa-se que a presença

de colesterol leva a uma diminuição na % de vazamento de vesículas contendo PG

e, alem disso, o vazamento total das vesículas não é alcançado no período de

estudo.

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84

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

200

400

600

800

1000

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao Pep/lip 0 0,0125 0,025 0,0375 0,0625 0,125

A

0,00 0,05 0,10 0,15

0

20

40

60

80

100

Porc

enta

gem

de

Vaza

men

to

Razao peptideo/lipidio

B

-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5

0

20

40

60

80

100

PG 60% + PC PG 60% +col

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to

Concentraçao de BP100 µM

C

Figura 37. Vazamento de CF de LUVs de PG:colesterol 64:36. (A) PG:col 6:4 com adição do BP100 nas relações peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. (B) Porcentagem de vazamento de CF de LUVs de PG:colesterol em função da razão pep/lip, após 2400 s. (C) Curvas de % vazamento de CF vs [BP100] de LUVs de PC:PG 6:4 e PG:Col 6,4:3,6, em diferentes razões peptídeo/lipídio. As concentrações de lipídios foram de 2,0 µM de colesterol e 3,5 µM de PG.

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85

Na Figura 37 C pode-se ver o efeito da razão pep:lip na % de vazamento das

LUVs de PG:Col 64:36 e LUVs de PG:PC 6:4 em função da concentração de BP100.

O vazamento nas LUVs de PG:colesterol é menor do que nas vesículas de PC:PG

nas razões de pep/lip mais altas (Figura 37 C). Outra característica que diferencia o

efeito de BP100 nas LUVs de PG:colesterol é que, aparentemente, uma vez formada

a estrutura contendo BP100 na bicamada da vesícula a saída do BP100 é lenta e

não se chega a 100 % de vazamento. É como se, uma vez ligado à membrana, o

BP100 não sai mais e não permeabiliza outras vesículas.

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86

Tabela 2- Efeito da Concentração de BP100 e da relação BP100/Lipídio na % de vazamento da CF após 2.500 s. [Pi] é a concentração total de fosfolipídio em cada experimento.

PC 100% e [Pi] = 21,3 µM PC:PG 9:1 e [PI] = 11,3 µM PC:PG 8:2 e [Pi] = 16,4 µM

[BP100] µM Pep/Lip % Vaz [BP100] µM Pep/Lip % Vaz [BP100]

µM Pep/Lip % Vaz

0 0 1,56 0 0 0 0 0 0 1 0,0469 8,58 0,6 0,0531 4,4 1 0,061 0 5 0,235 13,06 1,5 0,133 6,3 2,5 0,152 10

7,5 0,352 8,54 2,5 0,221 13 5 0,305 43,5 10 0,469 14,12 5 0,442 74 7,5 0,457 22,6 7,5 0,664 43 10 0,885 39

PC:PG 7,5:2,5 e [Pi] = 12,5 µM PC:PG 7:3 e [Pi]= 23,5 µM PC:PG 6:4 e [Pi] = 10,5 µM

0 0 2,6 0 0 10 0 0 10 0,5 0,04 8 1 0,042 14 1 0,095 33 1,5 0,12 11 2,5 0,106 37 2,5 0,238 73 2,5 0,2 28,7 5 0,213 82 5 0,476 100 5 0,4 74,8 7,5 0,319 75 7,5 0,714 98

7,5 0,6 71 10 0,425 92 10 0,952 100 10 0,8 60 20 0,851 87 20 1,905 100 20 1,6 85,4 PC:PG 5:5 e [Pi] = 13 µM PC:PG 4:6 e [Pi] = 13,2 µM PC:PG 3:7 e [Pi] = 18 µM

0 0 2,9 0 0 9 0 0 10,2 0,5 0,0385 11,1 0,5 0,0379 11 0,25 0,0139 18 1 0,0769 42 1 0,0757 49 0,5 0,0279 32,73

1,5 0,115 100 2 0,151 77 1 0,0555 70,6 2,5 0,192 78,8 2,5 0,189 91 1,5 0,0833 86,1 5 0,385 97,7 2,5 0,1390 95,7 PC:PG 1:9 e [Pi] = 18 µM PG 100% e [Pi] = 20 µM 0 0 6,4 0 0 5

0,25 0,0139 27 0,08 0,004 99 0,5 0,0278 37 0,25 0,0125 89

0,75 0,0417 100 0,5 0,025 100 1 0,0556 88 0,75 0,0375 100

1,5 0,0833 90 1 0,05 100 2,5 0,1389 100

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87

4.3 Estudo do Vazamento de Vesículas Contendo Pireno-tetrasulfonato de sódio (PTS) com a Adição de BP100 a Baixa Força Iônica.

Em vários experimentos desta dissertação medimos a interação do BP100

com LUVs e GUVs em condições de baixa força iônica. Os estudos de dicroísmo

circular, mobilidade eletroforética e diâmetro hidrodinâmico do BP100 e sua

interação com as LUVs foram todos realizados em baixa força iônica.

Existem relatos na literatura de peptídeos antimicrobianos que possuem

atividade diferenciada com maior ou menor concentração de sal no meio (Brugles et

al., 2008, Raghuraman & Chattopadhyay, 2006). Para podermos comparar os

resultados obtidos com os diversos métodos e a capacidade de permeabilização das

LUVs optamos por utilizar outro método com marcador fluorescente que pudesse ser

feito em baixa força iônica também. Para isso utilizamos o PTS como fluoróforo no

compartimento aquoso interno das LUVs e adicionamos, externamente, um

supressor, neste caso o Metilviologênio (MV). Com este sistema, a força iônica

externa é muito menor do que nos experimentos de LUVs com CF.

O PTS é uma molécula fluorescente nas condições de incorporação nas LUVs

utilizadas e o MV é seu supressor. Assim, ao colocarmos as vesículas contendo PTS

num meio com MV, a amostra apresenta uma fluorescência inicial alta e, quando o

PTS passa para o espaço aquoso externo por ação do BP100, o MV suprime a

fluorescência do PTS. Portanto é possível verificar o efeito do peptídeo na

permeabilidade da membrana das LUVs medindo-se a velocidade de diminuição da

fluorescência do PTS na presença de concentração adequada de MV.

Foi feita inicialmente uma curva de calibração de supressão de PTS por MV,

como mostrado em Métodos, para determinar a menor quantidade a ser utilizada de

MV para suprimir a fluorescência do PTS. Posteriormente, preparamos as vesículas

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88

contendo PTS, que foram passadas pela coluna de Sephadex-G25 para retirada do

PTS externo. A eluição das vesículas foi feita com tampão Tris/HCl 0.008 M, pH 8

para compensar a força iônica da solução 1 mM de PTS incorporada no interior das

LUVs.

Alíquotas de 5µL das LUVs com PTS incorporado foram adicionadas a uma

cubeta de fluorescência contendo 500 µL de tampão TRIS/HCl 8 mM pH 8 e 1 mM

de metil viologênio (Figura 18 B). A cinética foi realizada pelo tempo desejado e,

após adição de polidocanol, a fluorescência se tornou próxima de zero comprovando

o rompimento total das vesículas e supressão total da fluorescência do PTS pelo

MV.

4.3.4 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PC 100% com BP100.

Estudou-se o efeito da adição de BP100 na supressão de fluorescência do

PTS pelo MV utilizando-se diferentes concentrações de peptídeo. Os resultados

estão na Figura 38. Observa-se, em todas as concentrações de peptídeo utilizadas,

que a fluorescência do PTS diminui em função do tempo com velocidade sempre

maior do que na ausência de peptídio.

Nas razões molares pep/lip menores que 0,23 o vazamento do fluoróforo foi

menor do que 5 % (Figura 38 A e B). Em todas as cinéticas feitas observou-se, após

a adição de BP100 em 50 s, ocorreu uma diminuição linear de fluorescência em

função do tempo. Em razões molares acima de 0,15 pep/lip, há um vazamento da

ordem de 20 % até cerca de 350 s e, após 900 s, a fluorescência ficou constante. Na

Figura 38 B pode-se observar que acima da razão pep/lip de 0,15 já ocorreu um

aumento de vazamento significativamente diferente do vazamento de PTS na

ausência de peptídeo.

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89

Esses resultados são semelhantes ao vazamento de CF de LUVs de PC

100%, pois nestes experimentos também se observou uma cinética linear e um

vazamento reduzido, de menos de 20%, comparado com as vesículas sem BP100.

0 200 400 600 800 1000-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

In

tens

idad

e de

Flu

ores

cênc

ia, u

. a.

Tempo, s

Razao pep/lip00,070,150,230,31

A

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

0

5

10

15

20

25

30

% d

e va

zam

ento

Razão peptídio/liídp

B

Figura 38. Vazamento de PTS de LUVs de PC 100%. (A) Cinética de vazamento de PTS nas razões de peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico. (B) % de vazamento vs razão peptídio/lipídio. [lipídio] =11,6 µM e MV 1 mM em Tris/HCl 0.01 M pH 8

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90

4.3.5 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 7:3 com BP100.

O efeito de BP100 na variação de fluorescência em função do tempo das

vesículas com PTS estão na Figura 39 A. Na ausência de peptídeo observa-se um

vazamento pequeno e linear em função do tempo. Com adição de BP100 observam-

se, em todas as razões pep/lip estudadas, duas velocidades distintas no gráfico de

fluorescência versus tempo e a % de vazamento foi muito maior do que a observada

com as LUVs de PC 100% (Figura 39 A e Figura 38 A e Tabela 3).

Observa-se na Figura 39 B que, mesmo sem a adição de BP100, ocorre

vazamento em torno de 10% após 900 s, resultado também observado nos

experimentos com CF. As porcentagens de vazamento calculadas para os

experimentos de CF e PTS incorporados nas LUVs são diferentes e as porcentagens

de vazamento de PTS, nas mesmas relações de pep/lip, apresentam valores muito

maiores comparados aos vazamentos de CF das LUVs em alta força iônica (Tabela

3).

A porcentagem de vazamento aumenta com razão pep/lip aparentemente

atingindo uma saturação em alta razão pep/lip. Pode-se observar também a

existência de um valor mínimo da razão pep/lip onde o fenômeno de vazamento é

acelerado (Figura 39 B).

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91

0 200 400 600 800 1000

0

20

40

60

80

100

120

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao pep/lip 0 0,04 0,1 0,21 0,32 0,43

A

0,0 0,1 0,2 0,3 0,410

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% d

e va

zam

ento

Razao pep/lip

B

Figura 39. Vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 7:3 em presença de MV. (A) Cinética intensidade de fluorescência do PTS em função do tempo nas razões peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico, [lipídio]= 23 µM. (B) Gráfico da porcentagem de vazamento após 900 s.

4.3.6 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 1:1 com BP100.

O efeito da concentração de BP100 no vazamento de PTS nas LUVs de

PC:PG 1:1 pode ser observado na Figura 40 A. Na razão de 0,014 peptídeo/lipídeo

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92

observou-se uma diminuição discreta de intensidade de fluorescência até

aproximadamente 200s e depois um aumento de velocidade acima desse tempo.

Aparentemente vários fenômenos estão acontecendo com o sistema já que a

variação de fluorescência não segue uma função matemática simples em todas as

razões pep/lip (Figura 40 A). Na figura 40 B pode-se observar que o gráfico de

porcentagem vazamento vs a razão pep/lip é análogo a uma curva de saturação a

alta razão pep/lip.

0 200 400 600 800 1000-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Inte

nsid

ade

de F

lour

escê

ncia

, u.a

.

Tempo, s

Razao pep/lip 0,014 0,021 0,028 0,042 0,07 0,08 0,14

A

-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,160

20

40

60

80

100

% d

e Va

zam

ento

Razao pep/lip

B

Figura 40. Vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 1:1 de, num meio com MV. (A) Cinética de intensidade de fluorescência do PTS em função do tempo nas razões de peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico, [lipídios] = 17,8 µM. (B) Gráfico da porcentagem de vazamento da respectiva cinética.

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93

Em todas as razões de pep/lip utilizadas neste experimento, houve uma

grande diminuição de fluorescência logo após a adição do peptídeo (Figura 40 A e

B). Como a força iônica externa é baixa, a ligação do BP100 às LUVs é mais alta do

que nos experimentos com CF realizados em 300 mM de NaCl, o que explica o salto

inicial ser maior nas LUVs com PTS do que com as contendo CF.

4.3.7 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 7:3 com BP100.

Em LUVs de PG:PG 7:3, em todas as razões peptídeo/lipídeo, ocorre uma

diminuição não linear de fluorescência em função de tempo sendo possível observar

várias fases. Houve em todas as cinéticas uma grande diminuição da intensidade de

fluorescência antes de 200 s e após esse tempo foi observado um vazamento mais

lento (Figura 41 A).

As razões estudadas nos experimentos com CF apresentaram vazamento de

95,7% na razão de 0,14 pep/lip enquanto nos experimentos utilizando o PTS

também foi obtido 98% de vazamento para essa mesma LUV de 70% de carga

negativa em sua composição (Figura 41 A). Portanto, nas LUVs de PG:PC 7:3 com

BP100, observou-se uma maior porcentagem de vazamento nos experimentos

utilizando o PTS quando comparado aos experimentos de CF (Figura 41 A). Além

disso, as LUVs de 70% de carga negativa apresentaram porcentagens de

vazamento levemente inferiores às LUVs de 50% de PG.

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94

0 200 400 600 800 1000

0

20

40

60

80

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u. a

.

Tempo, s

Razao pep/lip 0 0,023 0,035 0,047 0,095 0,11 0,140 0,23

A

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,250

20

40

60

80

100

% V

azam

ento

Razao pep/lip

B

Figura 41. Vazamento de PTS de LUVs de PC:PG 3:7. (A) Cinética fluorescência do PTS em função do tempo nas razões peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico [lipídio]= 11,6 µM). (B) Gráfico da porcentagem de vazamento vs pep/lip.

4.3.8 Cinéticas de vazamento de PTS de LUVs de PG 100% com BP100.

A cinética das vesículas de PG 100% sem BP100 apresentou diminuição de

fluorescência, especialmente após 300 s, o que indica uma menor estabilidade da

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vesícula controle, ocorrendo um vazamento de 38% (Figura 42 A e B). Na razão de

0,014 peptídeo/lipídeo observou-se vazamento rápido após a adição de BP100,

porém em torno de 110 s, essa velocidade diminuiu (Figura 42 A). Claramente, nas

demais razões de pep:lip ocorrem duas fases no processo de vazamento do PTS,

uma fase rápida seguida de outra mais lenta (Figura 42 A). A % de vazamento após

900 s é praticamente 100 % para razões pep:lip acima de 0,02 Figura 42 B).

0 200 400 600 800 1000

0

20

40

60

80

100

Inte

nsid

ade

de F

luor

escê

ncia

, u. a

.

Tempo, s

Razao pep/lip0 0,014 0,021 0,028 0,04 0,07 0,0,7 0,14

A

-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,1630

40

50

60

70

80

90

100

Porc

enta

gem

de

vaza

men

to %

Razao pep/lip

B

Figura 42. Vazamento de PTS de LUVs de PG 100% num meio com MV. (A) Cinética fluorescência do PTS em função do tempo nas razões peptídeo/lipídeo indicadas no gráfico [lipídio]= 24,5 µM. (B) Gráfico da porcentagem de vazamento da respectiva cinética.

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96

Comparando-se este experimento com LUVs de PG 100% com PTS

encapsulado em baixa força iônica aos experimentos utilizando CF e alta força

iônica, é possível notar a grande diferença de porcentagem de vazamento. Na

Tabela 3 são mostradas as % de vazamento de PTS e CF em razões

peptídeo/lipídeo semelhantes.

Estes resultados mostram claramente que o BP100 se liga às LUVs por um

componente eletrostático muito forte e que essa interação é diminuída pela presença

de sal. Porem, mesmo na presença de 0,3 M NaCl o BP100 se liga

significativamente às LUVs e promove a permeabilização da bicamada das LUVs

liberando o conteúdo interno das mesmas.

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Tabela 3. Porcentagem de Vazamento de CF e PTS de LUVs nas várias razões de BP100/lipídeo. A porcentagem de vazamento se refere ao tempo de 900 s para o vazamento de LUVs com CF e PTS.

LUVs (Lipídeo, µM) [BP100], µM [BP100]/[Lipídeo] %Vaz PTS %Vaz CF*

PC 100% (11,1) 0 0 0 -

2,5 0,078 0 -

5 0,156 0 -

7,5 0,234 21 6

10 0,312 26 9

PC:PG 7:3 (23,0) 0 0 16 -

1 0.044 24 8

2,5 0.109 48.7 13,8

5 0.217 69 37

7,5 0.326 81.4 22,78

10 0.435 89.7 42,17

PC:PG 1:1 (17,8) 0 0 11,3 -

0,5 0,014 29 -

0,75 0,021 49 -

1 0,028 52,5 7

1,5 0,042 76 -

2,5 0,07 92,5 11,5

3 0,084 100 --

5 0,140 com PTS e 0,11 com CF 100 33

PC:PG 3:7 (21,0) 0 0 13,7 -

0,5 0,024 46 15,4

0,75 0,036 59 -

1 0,048 63 43

2 0,095 87 -

2,5 0,119 96 -

3 0,143 98 100

5 0,238 100 -

PG 100% (24,5) 0 0 38 -

0,75 0,014 68 100

1 0,021 78 100

1,5 0,029 93 -

2,5 0,043 95 100

3 0,072 98 -

5 0,086 100 - *As concentrações de lipídio dos experimentos de CF estão na Tabela 2.

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98

4.4 Resultados dos Estudos de Dicroísmo Circular

4.4.4 Dicroísmo Circular do BP100 em água

Foram obtidos os espectros de dicroísmo circular, CD, de soluções de BP100

em água variando-se a concentração do peptídio, Figura 43 A. Observou-se uma

banda negativa em 197 nm para todas as concentrações. Nas concentrações de 5 e

10 µM de BP100 observou-se também uma banda positiva em 216 nm (não

mostrado). O espectro de CD do BP100 em água é compatível com uma estrutura

ao acaso quando se compara esses resultados com os espectros de estruturas

padrões descritos na literatura (Greenfield and Fasmann, 1969) e Figura 21.

190 200 210 220 230 240 250

-60

-40

-20

0

[φ] (

103 .d

eg.c

m2 .d

mol

-1)

λ, nm

[BP100], µM25 50 75 100

Figura 43. Espectro de Dicroísmo Circular do BP100 em diferentes concentrações.

Os espectros do BP100 em 50 µM apresentaram uma razão sinal/ruído

adequada e essa concentração foi utilizada para verificar o efeito da presença de

LUVs, de diferentes composições lipídicas, na estrutura secundária do BP100.

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99

4.4.5 Estudo de Dicroismo Circular do BP100 em água com LUVs de PC

100%

Estudou-se o efeito da concentração de LUVs de PC 100% no espectro de

CD de BP100 50 µM (Figura 44). Os espectros do BP100 na presença de

concentrações diferentes de LUVs de PC 100% são muito semelhantes ao obtido

com o BP100 puro (Figura 44). Observou-se, porém, em razões de pep/lip entre 0,6

e 6,7 (mol/mol), que além da banda negativa em 197 nm, aparecem pequenos

ombros próximos a 200 nm. Acima de 210 nm também se observaram ombros não

muito bem definidos e cuja posição variou com concentração de LUVs (Figura 44).

190 200 210 220 230 240 250-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

[φ] (

103 .d

eg.c

m2 .d

mol

-1)

λ, nm

[BP100], µM em H2O 50

Razao de pep/lip 6,7 3,4 1,7 1,2 0,8 0,7 0,6

Figura 44. Espectro de Dicroísmo Circular do BP100 em 50 µM, com LUVs de PC 100%. As razões molares peptídio/lipídio estão na figura.

Comparando-se os experimentos de CD realizados com BP100 e LUVs de PC

100% com os resultados obtidos no estudo de vazamento de CF e PTS notamos as

seguintes semelhanças:

1-Houve uma pequena alteração no espectro de CD do BP100 na presença

de LUVs com 100 % PC.

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100

2-Nos experimentos de fluorescência com LUVs com PC100% contendo PTS,

em baixa força iônica e razão pep/lip 0,31, a porcentagem de vazamento foi de 26%.

Com LUVs de PC100% contendo CF, em alta força iônica, a porcentagem de

vazamento foi de 14% numa razão pep/lip 0,46.

Estes resultados, em conjunto, indicam uma pequena interação do BP100

com LUVs de PC 100 %, em baixa e alta força iônica, com pequena mudança na

estrutura secundária do BP100.

4.4.6 Estudo de Dicroismo Circular do BP100 em água com LUVs LUVs

de PC:PG 9:1

O espectro de dicroísmo circular do BP100 mudou significativamente na

presença de LUVs de PC:PG 9:1 (Figura 45). Com a adição de concentrações

crescentes de LUVs houve um deslocamento da banda em 197 nm para

comprimentos de onda maiores e o aparecimento de nova banda negativa próxima

de 215 nm. Não foi possível, com as LUVs de PC:PG 9:1, fazer uma relação entre a

estrutura do BP100 e a concentração das LUVs mas, claramente, a interação dessas

LUVs contendo PG modificou a estrutura secundária do BP100.

O efeito da presença de 10% de PG nas LUVs também aumenta o vazamento

das vesículas contendo CF. Este efeito de vazamento está de acordo com a

mudança estrutura do BP100 observada por CD.

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101

190 200 210 220 230 240 250

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

[φ] (

103 .d

eg.c

m2 .d

mol

-1)

λ, nm

[BP100], µM em H2O 50

[LUVs], µM + BP100 2,5 1,25 0,625 0,41 0,31 0,25 0,2 0,17

Figura 45. Espectro de Dicroismo Circular do BP100, 50 µM, na presença de LUVs de PC:PG 9:1. As razões molares peptídio/lipídio estão na figura.

4.4.7 Estudo de Dicroismo Circular do BP100 em água com LUVs de

PC:PG 7:3

Com LUVs de PC:PG 7:3 e 50 µM de BP100 (Figura 46), na razão de 2,5

pep/lip, o efeito das LUVS no espectro de CD do BP100 foi semelhante ao obtido em

água, observando-se uma banda negativa em 197 nm. À medida em que

concentração de LUVs aumenta (diminui a razão pep/lip) observa-se que a banda

em 197 nm diminui de intensidade, passa por zero e fica positiva. Na região de 205

a 240 nm aparecem vários ombros em diferentes comprimentos de onda. Na razão

de 0,2 pep/lip já é possível observar tres bandas negativas de maior intensidade que

nas razões pep/lip maiores, uma banda negativa em 208 nm, 217 nm e a última

também negativa em 224 nm (Figura 46 A). O efeito da razão pep/lip na elipticidade

molar em 197 e 222 nm é mostrado nas figuras 46 B.

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102

Os resultados obtidos com adição de LUVs de PC:PG 7:3 na solução de

BP100 mostraram grande mudança estrutural no BP100 nas mais baixas razões de

pep/lip (de 0,4 a 0,16). Esses resultados são correspondentes aos efeitos do BP100

no vazamento de PTS, feito também nas mesmas condições de baixa força iônica.

Com 0,4 de pep/lip nos experimentos de fluorescência com PTS, o vazamento

correspondeu a 89%, já nos experimentos de CD, essa razão correspondeu a

inversão do espectro de dicroísmo da banda 197 nm de sinal negativo para positivo.

Nas razões de 0,3 e 0,2 pep/lip, a cinética de vazamento do PTS apresentou

comportamento não linear com até cerca de 80 % de vazamento total (69 e 81% de

vazamento respectivamente). Nos experimentos de CD, o espectro da razão de 0,2

peptídeo/lipídeo apresentou a nova conformação do BP100, apresentando bandas

negativas em 208 e 222 nm, e positiva em 197 nm.

Pode-se notar, portanto que quanto maior a carga negativa da superfície da

vesícula e menor a quantidade de BP100 adicionada à suspensão lipídica (baixas

razões pep/lip), maior a mudança estrutural do peptídeo BP100. E, em contrapartida,

quanto maior a razão de pep/lip, maior o vazamento PTS.

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103

190 200 210 220 230 240 250

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

] (10

3 .deg

.cm

2 .dm

ol-1)

λ, nm

[BP100], µM em H20 50

[LUVs], µM +BP10 50 100 200 300 400 500 600 750

A

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5-60

-40

-20

0

20

40

60

[φ] (

103 .d

eg.c

m2 .d

mol

-1)

Razao pep/lip

λ, nm 197 nm 222 nm

B

Figura 46. A) Espectros de Dicroismo Circular do BP100 50 µM, com diferentes concentrações de LUVs de PC:PG 7:3. B) Valores de elipticidade molar vs razão de pep/lip em 197 nm e 222 nm.

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104

4.4.8 Estudo de CD de BP100 em água com LUVs de PC:PG 1:1

O efeito de LUVs de PC:PG 1:1 no espectro de CD do BP100 é mostrado na

Figura 47. Observam-se as mesmas mudança que as obtidas com LUVs de PC:PG

7:3. A elipticidade molar diminui em 197 nm com o aumento da concentração das

LUVs (Figura 47 B). Com uma razão de pep/lip 0,27 a banda em 197 nm fica positiva

e há o aparecimento de outras bandas negativas em 206 nm e 225 nm (Figura 47

A). O efeito das LUVs na elipticidade molar em 197, 207 e 222 nm é mostrado nas

figuras 47 B, C, D.

Na razão de 0,1 de pep/lip e LUVs PC:PG 1:1 observou-se uma cinética de

vazamento de PTS não linear com vazamento de 100%. Na mesma razão pep/lip o

espectro de CD do BP100 foi semelhante a uma estrutura em alfa-hélice, com uma

banda positiva em 197 e bandas negativas em 208 e 222 nm.

Assim, pode-se concluir que o aumento na carga negativa das LUVs aproxima

a estrutura do BP100 a uma α-hélice.

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105

190 200 210 220 230 240 250

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

[φ] (

103 .d

eg.c

m2 .d

mol

-1)

λ, nm

[BP100], µM em H2O 50

[LUVs], µM +BP100 50 100 200 300 400 500 600 750

A

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

[φ] (

103 .d

eg.c

m2 .d

mol

-1)

Razao pep/lip

λ, nm 197 nm 207 nm 222 nm

B

Figura 47. A) Espectro de Dicroismo Circular do BP100 50 µM com LUVs de PC:PG 1:1. B) Efeito da razão de pep/lip na elipticidade molar do BP100 em 197, 207 e em 222 nm.

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106

4.5 Estudos de Mobilidade Eletroforética das LUVs com BP100

As medidas de mobilidade eletroforética e tamanho das LUVs foram

realizados com o fim de complementar as informações já obtidas com os

experimentos de fluorescência e dicroísmo circular (CD). Nos estudos com LUVS

contendo CF ou PTS observamos que, dependendo da relação pep/lip ocorre a

permeabilização das vesículas com liberação para o meio externo dos compostos

fluorescentes incorporados no compartimento aquoso. A diferença entre os

experimentos de vazamento de LUVs contendo CF dos feitos com LUVs contendo

PTS é a força iônica utilizada nos experimentos com CF (ver resultados). Nos

experimentos em baixa força iônica observou-se formação de agregados com a

adição de BP100 nas LUVs contendo misturas de PC:PG mas não nas LUVs com

100 % PC.

Nos experimentos a seguir mediu-se a mobilidade eletroforética de LUVs de

diferentes composições lipídicas após a adição de concentrações crescentes de

BP100 (Figura 48 A) em tampão Tris/HCl 0.01 M pH 8, portanto em baixa força

iônica.

Para LUVs com 100 % PC a mobilidade inicial foi de -1 µm.cm/V.s (Figura 33

A). Adicionando-se BP100 a essas LUVs observa-se que a mobilidade das vesículas

diminui, passa por zero e, com o aumento da [BP100], as vesículas passam a ter

carga positiva chegando a um valor de +1 µm.cm/V.s em 25 µM de BP100. Não foi

possível determinar uma constante de ligação do BP100 às LUVs, mas este

experimento foi utilizado para demonstrar que o BP100 se liga às LUVs de PC

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107

mesmo na ausência de PG. Apesar das LUVs de PC 100 % serem neutras, como a

medida é feita em tampão Tris/HCl, os íons do tampão se ligam aos íons da cabeça

polar da PC (trimetilamônio e fosfato) conferindo carga às LUVs que, por isso,

migram no campo elétrico. Essa ligação, entretanto, não é suficiente para induzir um

vazamento apreciável de CF ou PTS das LUVs no tempo utilizado nesses

experimentos.

Em LUVs com 10 e 20% de PG a mobilidade eletroforética inicial é em torno

de -3,5 µm.cm/V.s, compatível com a presença de fosfolipídio negativo. Com adição

de pequenas quantidades de BP100 a mobilidade eletroforética é reduzida

linearmente chegando a 0 µm.cm/V.s quando a razão pep:lip era igual a 0,2 (Figura

48 B). A partir dessa razão a mobilidade passou a ter valores positivos, mas

inclinação da curva de mobilidade vs razão pep:lip diminui bastante. Em 25 µM de

BP100 o valor máximo de mobilidade alcançado foi + 0,5 µm.cm/V.s.

Em LUVs de 30, 40, 50 e 70% de PG nas vesículas, os valores iniciais de

mobilidade, sem adição de BP100 estavam entre -3,5 e -2 µm.cm/V.s. O potencial

de superfície dessas vesículas praticamente se manteve constante, aumentando

ligeiramente até a adição de 5 µM de BP100 (Figura 48 A). Após de adição de 7,5

µM do peptídeo, a mobilidade aumentou abruptamente, chegando próximo a 0

µm.cm/V.s e se manteve constante até 25 µM de BP100 (Figura 48 A).

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108

0 5 10 15 20 25-4

-2

0

2

Mob

ilidad

e el

etro

foré

rica

[BP100] uM

PC:PG:Col 1:0:0 9:1:0 8:2:0 7:2:0 6:4:0 1:1:0 3:7:0 2:8:0 1:9:0 0:1:0 6:0:4 3:3:4 0:6:4

A

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

-3,5

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

Mob

ilidad

e el

etro

foré

tica,

µm

cm/v

s

Razao pep/lip

PC:PG 1:0 9:1 8:2 7:3 6:4 1:1 3:7 2:8 1:9 0:1

B

% POPG

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Mob

ilida

de E

letr

ofor

étic

a (µ

mcm

/vs)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

Figura 48. Mobilidade eletroforética das LUV diversas razões PC:PG em Tampão Tris/HCl 0.01M pH 8,0, da ordem de 25 µM de lipídio. A) Adição de BP100 B) Mobilidade eletroforética x razão de peptídeo/lipídeo de LUVs. C) Mobilidade Eletroforética das LUVs em função da % PG sem adição de BP100.

C

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109

Na figura 48 C a mobilidade eletroforética inicial das vesículas foi graficada

em função da razão pep:lip. Observa-se que a mobilidade eletroforética inicial varia

pouco com a % PG nas LUVs, mas acima de 20% de PG, a mobilidade se mantem

constante e da ordem de -3 µm.cm/V.s até 40 % de PG. Acima desta % de PG a

mobilidade diminui para -2 até 90 % de PG. Com 100 % de POPG observa-se novo

decréscimo. Isto se deve ao fato de que, quando há mais PG na vesícula ocorre

maior ligação de contra-íons, (Na+ e TRIS-H+

A adição de BP100 nas LUVs contendo PG não causa grande mudança à

mobilidade da vesícula, a não ser quando ocorre neutralização total da carga da

vesícula. Isto pode ser verificado pelo salto que se observa no valor de mobilidade

na Figura 48 A. A manutenção da carga da vesícula é explicada pela ligação do

peptídeo e conseqüente a troca dos contra-íons (Na

), mantendo-se, porém a carga das

vesículas constante.

+ e TRIS-H+

A pequena variação da mobilidade eletroforética das vesículas com adição de

baixas concentrações do peptídeo, foi semelhante nas LUVs de 30 a 70% de PG,

porém, a concentração de BP100 necessária para ocorrer a neutralização foi

diferente (Figura 48 A). Na Figura 48 B estão os valores de mobilidade eletroforética

vs pep/lip, de LUVs de composições diferentes, que tem o mesmo perfil que o

gráfico da Figura 48 A.

) da superfície pelo

BP100 que também é positivamente carregado. Portanto ocorre apenas uma

substituição dos íons da superfície pelo BP100 com manutenção da carga. A partir

da neutralização de todas as cargas da superfície das vesículas, a ligação de mais

BP100, impõe uma carga positiva nessas vesículas.

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110

Foi feito também um pequeno estudo do efeito de colesterol na mobilidade

eletroforética de LUVs em presença de BP100 (Figura 49). Observa-se que com PC

100 % e PC:colesterol 60:40, em baixas concentrações de BP100, este liga menos

às LUVs, como pode ser verificado pela menor mobilidade eletroforética. Mas em

altas concentrações de peptídeo, o colesterol não faz mais diferença na ligação. Em

LUVs contendo PC:PG 6:4 e PC:PG:colesterol 3:3:4, a presença de colesterol

diminui a ligação do peptídeo. Isto pode ser explicado pela diminuição dos grupos

carregados na superfície da vesícula (que estão presentes quando existe PC na

vesícula) e aumento da rigidez da membrana devido a incorporação do colesterol.

Nos experimentos de mobilidade eletroforética observou-se o aparecimento

de turbidez na cubeta em certas LUVs e em algumas relações específicas de pep/lip.

Assim, foi feita a determinação do diâmetro hidrodinâmico nas mesmas condições

das medidas de mobilidade eletroforética para verificar o efeito do BP100 no

tamanho das LUVs.

0 5 10 15 20 25-5,0

-4,5

-4,0

-3,5

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

Mbi

lidad

e el

etro

foré

tica,

µm

cm/v

s

[BP100], µΜ

PC 100% PC:Col 6:4 PC:PG 7:3 PC:PG:Col 3:3:4 PG 100 % PG:Col 6:4

Figura 49. Efeito da razão peptídeo/lipídeo na mobilidade eletroforética de LUVs com e sem colesterol , com ~25 µM de lipídio na cubeta.

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111

4.6 Estudo do efeito de BP100 no Diâmetro Hidrodinâmico das Vesículas

As LUVs resultantes do processo de extrusão apresentam um diâmetro inicial

da ordem de 100 nm, independente da composição lipídica. As LUVs de PC 100% e

de PC:Col 6:4 não apresentaram variação de diâmetro após adição de BP100

mesmo nas maiores concentrações utilizadas (25 µM) (Figura 50).

As LUVs contendo PG, entretanto, a partir de uma determinada razão pep:lip,

apresentaram um certo grau de turvação que correspondia à formação de

agregados. Com 10 % de PG nas LUVs, a partir de 4 µM (relação 0,2 pep/lip) de

BP100, o diâmetro das vesículas aumentou de 100 nm chegando a um máximo de

aproximadamente 1.400 nm e, a partir de 10 µM de peptídio ( 0,5 pep/lip), o tamanho

diminuiu chegando próximo de 300 nm em 22 µM de BP100 (Figura 50 A B).

Para LUVs com diferentes % de PG, adições de BP100 promoveram o

mesmo fenômeno, ou seja, o diâmetro aparente aumentou chegando a um máximo e

depois houve diminuição, o mesmo ocorrendo com a polidispersidade (Figura 50 C).

Pode-se notar que quanto mais aniônica a membrana, maior a concentração

de BP100 necessária para causar a agregação das LUVs. As LUVs de 10% de PG

apresentaram mudança de diâmetro hidrodinâmico com 4 µM de BP100 enquanto as

de PG 100% foi preciso de 11 µM do peptídeo por exemplo.

A razão de 0,44 pep/lip, aonde se observa a agregação de LUVs de PG

100%, é muito maior que a razão mínima para o efeito de vazamento de

aproximadamente 100% de PTS em baixa força iônica, que ocorre em 0,029 pep/lip.

Em LUVs de 30% de POPG foi preciso uma razão de 0,37 pep/lip para causar

a agregação de LUVs. Essa razão de BP100/lipídeo corresponde a cinética de

vazamento de PTS não linear e que apresenta quase 100% de vazamento (razão de

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112

0,4 pep/lip nas cinéticas). Além disso, no experimento de dicroísmo circular, essa

razão apresentou uma transição do comportamento randômico para a estrutura

semelhante a uma alfa-hélice.

0 5 10 15 20 25

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Diâm

etro

hid

rodi

nâm

ico, d

.nm

[BP100], µM

PC:PG:col 1:0:0 9:1:0 8:2:0 7:2:0 6:4:0 1:1:0 4:6:0 3:7:0 2:8:0 1:9:0 0:1:0 6:0:4 3:3:4 0:6:4

A

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Diâm

etro

hid

rodi

nâm

ico, d

. nm

Razao pep/lip

PC:PG 1:0 9:1 8:2 7:3 6:4 1:1 4:6 3:7 2:8 1:9 0:1

B

0 5 10 15 20 250,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Polid

isper

sivid

ade

PC:PG:Col 1:0:0 9:1:0 8:2:0 7:3:0 6:4:0 1:1:0 4:6:0 3:7:0 2:8:0 1:9:0 0:1:0 6:0:4 3:3:4 0:6:4

[BP100], µM

Figura 50. Efeito de BP100 no diâmetro hidrodinâmico das diversas LUVs. A) Efeito da [BP100]em 20 µM de lipídio em Tampão Tris/HCl 0.01 M pH8 . B) Efeito da razão peptídeo/lpídeo no diametro das LUVs.C) Polidispersidade das medidas de diâmetro hidrodinâmico das diversas LUVs com adição de BP100, 20 µM de lipídio em Tampão Tris/HCl 0.01 M pH8.

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113

4.7 Microscopia Óptica de GUVs em presença do BP100

Para uma análise visual da ação que o BP100 tem nas membranas, foi feito

um estudo por microscopia óptica de Vesículas Unilamelares Gigantes (GUVs) em

colaboração com a Prof. Dra. Karin do A. Riske do Departamento de Biofísica da

Unifesp. A visualização das GUVs em presença de peptídeos antimicrobianos

permite uma melhor compreensão do mecanismo de ação destes peptídeos (Lee et

al., 2008 Tamba et al., 2007 e 2005, Ambroggio et al., 2005). As GUVs contêm

inicialmente uma assimetria na distribuição de açúcares (sacarose no volume interno

e glicose no meio externo), o que lhes confere um alto contraste óptico quando

observadas por microscopia por contraste de fase. Isto permite que a

permeabilidade da membrana à glicose e à sacarose seja diretamente visualizada: a

manutenção do contraste óptico das GUVs em presença do BP100 mostra que a

membrana continua impermeável aos açúcares, enquanto que a perda deste

contraste indica que a membrana permite a passagem de sacarose e glicose.

Dois arranjos experimentais foram utilizados. Em um deles, uma solução de

peptídeo (50-100 µM BP100) foi injetada por uma micropipeta de aproximadamente

15 µm de diâmetro nas vizinhanças de GUVs (Domingues et al., 2010). Desta forma,

foi possível observar a resposta de vesículas à injeção local de peptídeos.

Entretanto, a concentração efetiva de peptídeo próxima à membrana variava com o

diâmetro da micropipeta, com a distância entre micropipeta e GUVs e com a pressão

de injeção. Alternativamente, uma solução de BP100 (2-50 µM) foi preparada na

cela de observação e uma pequena alíquota de GUVs foi adicionada. Neste caso, o

comportamento de diversas GUVs foi monitorado em presença de uma

concentração definida de BP100, mas não tínhamos acesso à situação inicial das

GUVs, na ausência de peptídeos. Em ambos os casos a concentração lipídica era

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114

da ordem de 1 µM. Duas composições de membrana foram testadas, POPC puro e

POPC:POPG 70:30.

Os experimentos com microscopia óptica de GUVs mostram que o primeiro

efeito causado pelo BP100 nas duas composições de membrana é um aumento de

curvatura espontânea da membrana assim que o peptídeo é adicionado. Esse

fenômeno só é visualizado em vesículas que possuem inicialmente excesso de área,

em que ocorre flutuação da membrana. Assim, o acúmulo de peptídeos na

monocamada externa gera uma diferença de área entre as monocamadas externa e

interna, fazendo com que a membrana se curve.

Figura 51. GUVs de POPC:POPG 7:3 num aumento de 63 vezes com adição de BP100 pela micropipeta com observação de 0 a 52 s. Depois de 23,4 s após do início da adição do BP100 é nítida a observação de agregados de peptídeo e lipídeo na superfície da GUV e em 52 s ocorre a ruptura da membrana.

Consequentemente ocorrem mudanças morfológicas, como a formação de

buds. Um exemplo deste comportamento está mostrado nas primeiras fotos da

Figura 51 obtidas durante injeção de BP100 em uma GUV de POPC:POPG 7:3 (veja

formação de um bud do lado direito da vesícula entre 4,1 e 4,7 s).

Posteriormente, pôde-se observar a formação de regiões densas na

superfície das GUVs, o que indica um acúmulo local de lipídios (fotos posteriores na

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115

Figura 51, obtidas em 23,4 s e 47,5 s). Esse efeito parece indicar que a ligação das

moléculas de peptídeo com a superfície da vesícula promove uma dobra da

membrana sobre si mesma. Esse acúmulo parece ser mais marcante em GUVs de

POPC:POPG 7:3 que de POPC puro. A Figura 52 mostra um exemplo semelhante

obtido com injeção de BP100 em GUVs de POPC puro. Inicialmente mudanças

morfolfológicas mostram um aumento da curvatura espontânea (10 s) com posterior

formação de domínios na superfície das GUVs (23 s).

Figura 52. GUVs de POPC num aumento de 63 vezes com adição de 50 µM de BP100 pela micropipeta com observação de 0 a 55 s. Depois de 23 s após do início da adição do BP100 é nítida a observação de agregados de peptídeo e lipídeo na superfície das GUVs e em 55 s ocorre a ruptura da membrana.

Os experimentos com microscopia óptica de GUVs mostram, portanto, que o

primeiro efeito causado pelo BP100 em vesículas de POPC e POPC:POPG 7:3 é um

aumento da curvatura espontânea devido à ligação do peptídeo à monocamada

externa, seguido pela formação de agregados de peptídeo e lipídeo na superfície

das GUVs que causam dobras da membrana. Em seguida, as GUVs explodem (52 s

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116

na Figura 51 e 37-55 s na Figura 52), provalmente devido a uma desestabilização da

membrana pelo BP100. Efeito semelhante foi causado pela gomesina em GUVs

(Domingues et al., 2010).

Em algumas situações foi observada a agregação entre GUVs devido à

preseça do BP100. Esse efeito foi mais evidente em GUVs contendo POPG, como

mostra o exemplo da Figura 53 a partir de 14 s depois do início da adição de BP100

pela micropipeta. No final, ambas as GUVs agregadas acabaram explodindo (após

33,8 e 34 s). De forma semelhante, experimentos de DLS mostraram a agregação

de LUVs contendo PG.

Figura 53. GUVs de POPC:POPG 7:3 num aumento de 63 vezes com adição de BP100 pela micropipeta com observação de 0 a 34 s, a escala representa 20 μm. Em 0 s observa-se duas GUVs próximas e depois de 14,0 s ocorre a agregação das duas vesículas. Em 33,8 s ocorre o rompimento da GUV superior e em 43 s o rompimento da GUV inferior.

Entretanto, a extensão de agregação é certamente menor entre GUVs, o que

provavelmente advém da menor concentração lipídica nos experimentos por

microscopia e do menor coeficiente de difusão de GUVs em comparação ao de

LUVs.

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117

É importante ressaltar que a injeção de BP100 com uma micropipeta em

GUVs individuais potencializa a explosão de GUVs, devido à distribuição não

homogênea do BP100 na superfície da vesícula em decorrência da injeção local. Os

experimentos obtidos com o protocolo de diluição de GUVs em uma solução de

BP100 mostraram que a maioria das GUVs de POPC puro perdia a assimetria inicial

de açúcares, o que era visualizado por uma diminuição do contraste óptico,

significando que a membrana tornava-se permeável, mas as vesículas permaneciam

íntegras. No entanto, o BP100 causou explosão de GUVs de POPC:POPG 70:30

mesmo nesse arranjo experimental, mostrando que o mecanismo de ação do BP100

parece ser modulado pela presença de lipídios negativos na membrana. Uma

hipótese para explicar tal evento é que o BP100, por possuir parte da sequência de

aminoácidos da melitina, tenha uma ação semelhante à deste peptídeo, causando

abertura de poros e vazamento lento em vesículas com carga líquida zero e

rompendo vesículas contendo POPG.

As Figuras 54 e 55 mostram exemplos de diluição de GUVs de POPC puro e

POPC:POPG 70:30, respectivamente, em uma solução 50 µM BP100. A Figura 55A

mostra a perda de contraste gradual de uma GUV de POPC puro após a diluição em

BP100. Além disso, é possível observar a formação de domínios na superfície da

GUV (7 min) como mostrado anteriormente no protocolo de injeção. Na Figura 55B

são mostradas imagens obtidas de diferentes regiões da amostra ~20 minutos após

a diluição, onde se observam várias GUVs que foram permeabilizadas e que

portanto perdaram o alto contraste óptico.

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Figura 54. GUVs de POPC com 50 μM de BP100 num aumento de 63 vezes, as escalas representam em A 10 μm e em B 20 μm, A. Em 7 min pôde -se observar a perda de contraste da GUV, assim como em 7 min e 22 s e 9 min, B. Várias GUVs no campo de visão do microscópio com perda de contraste até 26 minutos após adição do BP100.

A Figura 55 A mostra duas GUVs que apresentam domínios em sua

superfície e que acabam rompendo-se após ~9 min. O BP100 também causou perda

de contraste em algumas GUVs de POPC:POPG 7:3, como mostram as imagens

obtidas 10 min e 10 min 30 s após a diluição (Figura 55 B), mas a quantidade de

eventos de bursts/rompimento foi nitidamente maior. Além disso, muitas GUVs sem

contraste romperam-se, como mostra a sequência de três GUVs na Figura 55 B (de

11 min 39 s até 12 min 30 s).

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Figura 55. GUVs de POPC:POPG 7:3 num aumento de 63 vezes com adição prévia de 50 μM de BP100, a escala representa 20 μm, A. Em 7 minutos de observação, é possível ver agregados de peptídeo com lipídeo na superfície das GUVs. Em 8 min e 48 s pode-se notar a perda de contraste da GUV inferior e agregados de lipídeo com BP100, em 9 min e 11 s ocorre o rompimento da GUV inferior e em 9 min e 30 s o rompimento da GUV superior, B. Várias GUVs sem contraste de fase no mesmo vídeo.

Algumas GUVs, principalmente nas preparações de POPC puro, tinham em

seu interior várias vesículas menores. A injeção de BP100 nessas GUVs mostrou

que o BP100 causou mudanças morfológicas nas vesículas encapsuladas, sem que

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a vesícula externa sofresse permeabilização e perda de contraste óptico. Como não

foram obtidos exemplos suficientes de vesículas internalizadas em GUVs de

POPC:POPG 7:3, não está claro se a penetração do BP100 ocorre somente em

GUVs de POPC puro, ou também em GUVs contendo POPG.

A Fig. 56 mostra dois exemplos dessa capacidade de penetração do BP100.

Na Figura 56 A são observadas mudanças morfológicas nas GUVs internas sem que

haja perda de contraste (ou permeabilização) da GUV externa. Essa mudança

morfológica é a mesma que ocorre na formação de buds discutida anteriormente na

Figura 51. Na Figura 56 B pode-se observar que além de mudanças morfológicas

ocorrem também a formação de domínios ou agregados de peptídeo e lipídeo nas

GUVs internas, mesmo a membrana da GUV externa permanecendo impermeável

aos açúcares.

Com os resultados dos experimentos das GUVs pode-se afirmar que o BP100

atua tanto em membranas de carga líquida zero (GUVs de POPC puro) e

membranas de caráter aniônico (GUVs de POPC:POPG 7:3). A adição do peptídeo

em GUVs causa inicialmente um aumento da curvatura espontânea da membrana

devido à ligação com a monocamada externa, seguida da formação de domínios na

superfície das vesículas, indicando uma possível dobra da membrana mediada pela

ligação peptídica. Em alguns casos, a ligação ao BP100 promoveu também uma

agregação entre GUVs, assim como visto extensamente em dispersões de LUVs.

Posteriormente, foi observada com maior frequência a perda de contraste em GUVs

de POPC puro e a explosão de GUVs de POPC:POPC 70:30, de forma semelhante

à observada para a melitina (Mally et al., 1768).

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Figura 56. GUVs de POPC puro num aumento de 63 vezes com adição de BP100 pela micropipeta, a escala representa 10 μm. A. Em 53,5 s é observado a flutuação da vesícula interna a GUV maior e em 71,8 ocorre o rompimento da GUV maior liberando as GUVs internas, B. Outra grade GUV com GUVs internas, em 312 s ocorre eu rompimento.

Os resultados obtidos com as GUVs corroboram as conclusões a que

chegamos com as cinéticas de vazamento de LUVs contendo CF e PTS. Os

experimentos com as GUVs permitiram visualizar todos os fenômenos causados

pelo BP100 detectados pelos outros métodos.

Baseados nos experimentos de microscopia óptica pode-se propor que a taxa

inicial de vazamento lenta observada nas cinéticas com CF e PTS ocorra

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concomitante à formação de domínios na superfície das vesículas. As cinéticas, bi

ou trifásicas, indicaram que ocorre uma estruturação lenta do peptídio na membrana

que é sensível a força iônica. A alta taxa de vazamento atingida em tempos maiores

indicaria a permeabilização total da membrana e/ou a explosão das vesículas.

As medidas de mobilidade eletroforética confirmaram a ligação do BP100

tanto nas membranas neutras como em LUVs contendo PG e as análises de

diâmetro hidrodinâmico comprovaram a agregação de LUVs aniônicas a partir de

concentrações definidas de BP100 no meio. Esta agregação foi verificada também

nos experimentos de LUVs contendo PTS mas não com as LUVs contendo CF por

causa da alta força iônica.

A estruturação que o BP100 sofre quando se liga às LUVs pode ser

observada nos experimentos de dicroísmo circular com a mudança na estrutura

secundária do BP100, de randômica em água para uma alfa-hélice com o aumento

da carga negativa das LUVs.

O que se pode sugerir com estes resultados é que o BP100 em meio aquoso

tem estrutura ao acaso e que o peptídeo permanece com a mesma estrutura quando

em contato com LUVs de PC. Porém, ele é capaz de mudar o potencial de superfície

dessas vesículas, ligando-se na bicamada lipídica, formando domínios na

membrana, buds, levando ao vazamento e até rompimento da vesícula se em altas

concentrações. A ausência de mudança de estrutura do peptídeo indica que ele não

forma poros efetivos e assim o vazamento dessas LUVs e GUVs de PC são lentos.

Assim, em membranas de carga negativa, o BP100 atua com diferentes

velocidades chegando a ter uma ação detergente como observado nos resultados

de GUVs e fluorescência.

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O BP100 tem sido bastante estudado por diversos pesquisadores devido às

suas características antimicrobianas. Entre os trabalhos realizados com esse

peptidio destacam-se os de Ferre et al. Apesar de todos os trabalhos já realizados

com o BP100 acreditamos que nossos estudos apresentam resultados diferentes

dos obtidos em trabalhos anteriores de outros grupos.

Os experimentos de Ferre et al., por exemplo, foram feitos com LUVs

contendo N-NBD-PE, uma fosfolipídio com uma sonda fluorescente que é

incorporada na membrana lipídica, e CoCl2 como supressor. Na presença de CoCl2

apenas a fluorescencia das moléculas de N-NBD-PE na face externa das LUVs é

suprimida. Com a adição do BP100 e rompimento da bicamada ocorre a entrada do

CoCl2

Os experimentos de agregação do Ferre, et al. mostram que ocorre

agregação de LUVs de 100 para 1000 nm quando há uma razão de 0,12

peptídeo/lipídeo e nos experimentos de potencial zeta foram analisadas somente 3

nas LUVs levando a supressão da fluorescência do N-NBD-PE. As cinéticas

de vazamento, feitas em tampão 10 mM HEPES em pH 7,4 com 150 mM de NaCl,

em LUVs de POPC e POPC-Col, eram hiperbólicas e em vesículas contendo PG

obteve-se fluorescência máxima logo após a adição do BP100 com várias razões de

peptídeo/lipídeo. Esses resultados são próximos dos obtidos nesta dissertação em

relação ao comportamento das cinéticas e das composições lipídicas de membranas

estudadas, porém aqui foram estudadas diferentes composições de LUVs em

diversas razões de peptídeo:lipídeo. O uso de duas metodologias diferentes de

fluorescência permitiu verificar o efeito de força iônica na ligação do peptidio e

mostrar a sua eficiência já que mesmo em 300 mM de NaCl, ocorre a formação de

poros e lise das vesículas.

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razões de peptídeo e lipídeo notando-se uma mudança de carga na superfície da

membrana.

Nesta dissertação a quantificação do ponto de equivalência não foi feita por

causa da turvação da solução devido a agregação das vesículas. Nós observamos,

entretanto, que a mobilidade eletroforetica (e, portanto, o potencial zeta) muda

pouco com LUVs contendo acima de 20 % de PG. Porem, mesmo assim, o BP100

se liga mais nas LUVs contendo mais PG. Isto significa que as cargas “aparecem”

com a ligação do peptidio, apesar de não contribuírem para aumentar a carga da

vesícula como um todo. Este fenômeno se deve a troca iônica entre os ions Na+,

Tris/H+

A estruturação do BP100 na ligação com LUVs contendo PG foi verificada por

CD pela primeira vez neste trabalho o que levou à sugestão de organização de um

poro na bicamada das LUVs.

e o BP100 que também é carregado positivamente.

A caracterização do efeito de BP100 nas GUVs também foi essencial para

mostrar que as diferentes fases das cinéticas correspondem a fenômenos de

organização do peptidio na membrana, que cada etapa tem duração diferente que

depende da carga efetiva da membrana e não de sua carga residual, medida pelo

potencial zeta. Por atuar em membranas negativas e apresentar baixa atividade em

membranas neutras e com colesterol, O BP100 é um grande candidato a maiores

estudos para verificação da sua eficácia e potência.

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5. CONCLUSÕES

O peptídeo antimicrobiano BP100 mostrou-se capaz de permeabilizar

vesículas de fosfolipídios preparadas com diferentes misturas de fosfatidil colina:

fosfatidilglicerol (PC:PG) em alta e baixa força iônica.

Em vesículas grandes unilamelares (LUVs) de PC, as velocidades de

vazamento de marcador fluorescente foram muito lentas, semelhantes aos

experimentos controle na ausência de peptídeo. A presença de PG nas LUVs, em

porcentagens acima de 20%, leva a cinéticas sigmoidais. Em LUVs contendo

apenas PG a velocidade de vazamento foi muito rápida e não foi possível verificar o

tipo de cinética com a aparelhagem utilizada. O acréscimo da carga negativa das

vesículas aumentou significativamente a efetividade do peptídeo no vazamento.

Adição de colesterol na bicamada das LUVs diminuiu a atividade do BP100.

As porcentagens de vazamento dos marcadores fluorescentes foram maiores

em baixa força iônica. Aparentemente, íons podem deslocar BP100 da superfície

das vesículas, diminuindo assim a atividade do peptídeo.

Em vesículas gigantes, GUVs, tanto nas preparadas apenas com PC quanto

nas contendo misturas de PC:PG, foi possível observar que a adição de BP100,

produz pontos escurecidos na superfície das vesículas e diminuição do seu

diâmetro. Observou-se também agregação de vesículas, formação de brotos na sua

superfície, perda de contraste e, posteriormente, rompimento das mesmas com o

vazamento de conteúdo.

O BP100 alterou a mobilidade eletroforética das LUVs de PC confirmando sua

ligação às vesículas. Nas LUVs contendo misturas de PC:PG observou-se

agregação e diminuição da mobilidade eletroforética.

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Verificou-se, por dicroísmo circular, que o BP100 apresenta estrutura ao

acaso em meio aquoso. Em presença de LUVs de PC sua estrutura não se alterou.

Portanto, apesar de o BP100 se ligar nas LUVs de PC, evento confirmado pela

mudança de mobilidade electroforética, o peptídeo provavelmente tem uma

constante de associação baixa e não foi capaz de formar poros, o que explica o

pequeno vazamento observado nos estudos de fluorescência aonde a concentração

de BP100 utilizada foi menor do que com as GUVs.

Em presença de LUVs contendo PG, o BP100 adquiriu uma conformação em

α hélice. Assim sugerimos que conformação em α hélice facilita a formação de poros

levando ao vazamento das vesículas.

O conjunto dos dados obtidos até o momento é sugestivo de que o P100 atua

ligando-se, preferencialmente, às vesículas negativas formando estruturas similares

a poros, devido a sua conformação em α hélice, através dos quais o conteúdo

interno das vesículas extravasa. Essa atividade do peptídeo depende da sua

concentração, força iônica do meio e da porcentagem de carga negativa da vesícula.

Portanto, o BP100 apresentou características essenciais para atuar em

membranas de bactérias tais como, melhor atividade sobre membranas aniônicas,

boa atividade mesmo em alta força iônica e menor atividade em membranas

contendo colesterol. Estas características o qualificam como um possível candidato

para uso farmacológico.

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7 - SÚMULA CURRICULAR

1.DADOS PESSOAIS Mariana Canale Manzini Local e data de nascimento: São Paulo/SP Brasil, 11-Ago-1984. 2.EDUCAÇÃO Colégio Albert Sabin, São Paulo/SP Brasil, 1994-2002. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Campinas/SP Brasil, 2008. Farmácia. 3.FORMAÇÃO COMPLEMENTAR -Curso de verão, USP, 2010. -Curso de síntese/encapsulamento e fármacos – UNICAMP -Curso de Fitoquímica e Farmacologia de Produtos Farmacêuticos de Origem Vegetal da IV semana de Química no Instituto de Química da UNICAMP –UNICAMP -XXIV curso de Toxicologia e Toxicologia Clínica (2005) - UNICAMP 4.OCUPAÇÃO Bolsista de Mestrado CNPQ, Mar-2009 – Mar-2011. Analista de Farmacovigilância, Bayer HealthCare Mar-2011-atual. 5.PUBLICAÇÕES (Artigos Completos e Resumos em Congressos) Resumos em Congressos: Manzini, M.C., Daghastanli, K.R.P., Riske, K.A., Rodrigues, M.A., Bemquerer, M.P., Cuccovia, I.M., (2011) BP100 Interaction with Membrane Models: Effects of Peptide/Lipid Ratio and Relative Interfacial Charge, XL Annual Meeting of Brazilian Biochemistry and Molecular Biology Society Foz do Iguaçu, PR, Brazil, April 30th to May 3rd, 2011.